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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Rückprojektionsanzeigevorrichtung,
um zu ermöglichen,
dass ein Beobachter ein Bild auf einer Vorderfläche eines Bildschirms durch schräges Projizieren
von Bildlicht auf eine Rückseite des
Bildschirms betrachten kann.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Die
9,
10 zeigen
ein Beispiel einer herkömmlichen
Rückprojektionsanzeigevorrichtung gemäß der
JP 07-281178-A .
9 ist
eine schematische Ansicht im Schnitt, die die Struktur einer herkömmlichen
Rückprojektionsanzeigevorrichtung zeigt
und
10 ist eine schematische Draufsicht, die die Struktur
einer Projektionseinheit der Rückprojektionsanzeigevorrichtung
gemäß
9 zeigt.
In der folgenden Beschreibung wird ein Koordinatensystem verwendet,
bei dem die Horizontalrichtung eines rechteckigen Bildschirms
170 entlang
der x-Achse verläuft,
die vertikale Richtung des Bildschirms
170 entlang der
y-Achse verläuft
und eine Richtung rechtwinklig zum Bildschirm
170 entlang
einer z-Achse verläuft.
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Wie
in der 9 gezeigt, hat die Rückprojektionsanzeigevorrichtung
eine Projektionseinheit 120, die in einem Gehäuse 110 angeordnet
ist. Die Projektionslinse 130 ist an einer Lichtemissionsöffnung der Projektionseinheit 120 angeordnet.
An der inneren Rückseite
des Gehäuses 110 ist
ein Reflexionsspiegel 160 angeordnet und an der Vor derseite
des Gehäuses 110 ist
ein durchlässiger
Streuschirm 170 angeordnet. Bildlicht, welches von der
Projektionseinheit 120 vergrößert und ein durch die Projektionslinse 130 projiziert
wird, wird an dem Reflexionsspiegel 160 reflektiert, auf
die Rückseite
des Streuschirms 170 gestrahlt und dann ist an der Vorderseite
des Streuschirms 170 ein Bild zu sehen.
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Wie
in der 10 gezeigt, hat die Projektionseinheit 120 eine
Weißlichtquelle 121 mit
einer Lampe 121a und einem Reflektor 121b. Dichroische Spiegel 122, 123 teilen
das von der Weißlichtquelle 121 emittierte
weiße
Licht in Licht von drei Farben auf. Ein erster dichroischer Spiegel 122 reflektiert
selektiv Licht einer roten Komponente (im Nachfolgenden als rotes
Licht bezeichnet) aus dem von der Lampe 121a emittierten
weißen
Licht und lässt
das Licht der anderen Farbkomponenten durch. Ein zweiter dichroischer
Spiegel 123 reflektiert selektiv Licht einer grünen Komponente
(im Nachfolgenden als grünes Licht
bezeichnet). Grünes
Licht aus dem Licht, welches durch den ersten dichroischen Spiegel 122 hindurchgegangen
ist, wird an dem zweiten dichroischen Spiegel 123 selektiv
reflektiert und in ein Flüssigkristallpaneel 127g für Grün eingeleitet.
Licht einer blauen Komponente (im Nachfolgenden als blaues Licht
bezeichnet) aus dem durch den zweiten dichroischen Spiegel 123 durchgelassenen
Licht wird an einem Flüssigkristallpaneel 127b für Blau mittels
der reflektierenden Spiegel 125, 126 eingeleitet.
Das an dem ersten dichroischen Spiegel 122 reflektierte
rote Licht wird durch den ersten reflektierenden Spiegel 124 an
einem Flüssigkristallpaneel 127r für Rot eingeleitet.
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An
den Flüssigkristallpaneelen 127r, 127g und 127b jeweils
moduliertes Farblicht wird an einem dichroischen Prisma 128 synthetisiert
und auf die Projektionslinse 130 emittiert.
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Die
Auftreffrichtungen der an den Flüssigkristallpaneelen 127r, 127g und 127b modulierten Farblichtstrahle
auf das dichroische Prisma 128 sind unter Berücksichtigung
der Farbreproduzierbarkeit an dem dichroischen Prisma 128 gesetzt.
An dem dichroischen Prisma 128 reflektiertes Licht ist
S-polarisiertes Licht und Licht, welches durch das dichroische Prisma 128 hindurchgegangen
ist, ist P-polarisiertes Licht.
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S-polarisiertes
Licht ist ein linear polarisiertes Licht, dessen Oszillationsrichtung
des elektrischen Vektors des auf eine Abtastfläche auftreffenden Lichtstrahls
vertikal zu einer Fläche
ist, die einen rechten Winkel zur Abtastfläche und einen rechten Winkel
zur Wellenfläche,
die die Lichtwanderrichtung ist, enthält. P-polarisiertes Licht ist
ein linear polarisiertes Licht, dessen Oszillationsrichtung des
elektrischen Vektors des auf eine Abtastfläche auftreffenden Lichts in
einer auftreffenden Fläche
enthalten ist (einer Fläche,
die den rechten Winkel zur Abtastfläche und einer Lichtwanderrichtung
enthält).
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Im
Einzelnen ist das rote Licht aus dem auf das dichroische Prisma 128 auftreffenden
Lichts so gesetzt, dass es zu einer Verbindungsfläche 128x S-polarisiert
ist. Eine polarisierte Lichtkomponente, die rechtwinklig zu einer
x-z-Ebene ist, wird an der Verbindungsfläche 128x reflektiert.
Das grüne
Licht ist so gesetzt, dass es zu den Verbindungsflächen 128x, 128y P-polarisiert
ist. Eine polarisierte Lichtkomponente, die parallel zu der x-z-Ebene
ist, wird durch die Verbindungsfläche 128x, 128y durchgelassen.
Das blaue Licht ist so gesetzt, dass es zu der Verbindungsfläche 128y S-polarisiertes
Licht ist. Eine polarisierte Lichtkomponente, die rechtwinklig zu
der x-z-Ebene ist, wird an der Verbindungsfläche 128y reflektiert.
Und dann ist das rote, grüne
und blaue Licht farbsynthetisiert.
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Das
farbsynthetisierte Bildlicht wird von der Projektionslinse 130 über den
reflektierenden Spiegel 160 auf der Rückseite des Bildschirms 170 projiziert.
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Kürzlich wurde
eine Rückprojektionsanzeigevorrichtung
vorgeschlagen, bei der das Bildlicht auf den Bildschirm 170 schräg aufgestrahlt
werden kann, um die Tiefe der Vorrichtung zu verringern. Wenn die
vorstehend beschriebene Projektionseinheit 120 für ein schräges Projizieren
des Bildes verwendet wird, ist die Polarisationsrichtung des auf
den Bildschirm 170 projizierten Bildlichts in einer Richtung
rechtwinklig zu der Polarisationsrichtung des Bildlichts auf das
dichroische Prisma 128 gesetzt. Das rote Licht ist P-polarisiert,
das grüne
Licht ist S-polarisiert und das blaue Licht ist P-polarisiert.
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Wenn
das Bildlicht auf den Bildschirm 170 schräg projiziert
wird, trifft das Licht aus der Luft auf das Acrylharz mit einem
gewissen Auftreffwinkel des vertikalen Auftreffens auf. 6 ist
eine Tabelle, die die Reflexionscharakteristik eines auf Acrylharz
aus der Luft auftreffenden Lichts zeigt. Wie in der 6 gezeigt,
wird, wenn Bildlicht auf den Bildschirm 170 schräg projiziert
wird, das Reflexionsvermögen
des P-polarisierten Lichts auf den Bildschirm 170 gesenkt,
während
das Reflexionsvermögen
des S-polarisierten
Lichts auf den Bildschirm 170 erhöht wird.
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8 zeigt
die spektralen Lichtausbeutecharakteristika eines Menschen. Wie
in der 8 gezeigt, ist die spektrale Lichtausbeute des
menschlichen Auges am höchsten
um den Wellenlängenbereich
555 nm herum, was der Farbe Grün
entspricht und ein Mensch wird das grüne Licht verglichen mit rotem
und blauem Licht wahrscheinlich heller wahrnehmen.
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Als
Ergebnis wird, wenn das Bildlicht unter Verwendung der herkömmlichen
Projektionseinheit 120 schräg projiziert wird, das Reflexionsvermögen des
hellsten grünen
Lichts an dem Bildschirm 120 erhöht und die Helligkeit insgesamt
wird gesenkt, und weiterhin wird die Bildqualität wegen des reflektierten Lichts
verschlechtert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung erfolgte, um das vorstehende Problem zu lösen und
hat die Aufgabe, eine Rückprojektionsanzeigevorrichtung
zu schaffen, bei der die Helligkeit und Bildqualität verbessert
werden kann, indem die Ausnutzungseffizienz des Bildlichts, welches
schräg
auf einen Bildschirm projiziert wird, verbessert wird.
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Wenn
Bildlicht von schräg
oben oder von schräg
unten auf einen Bildschirm projiziert wird, ist der Winkel des durch
den auf den Bildschirm auftreffenden Hauptlichtstrahls und der Senkrechten
auf dem Bildschirm in der vertikalen Richtung größer als in der horizontalen
Richtung. Wenn daher eine Polarisationsrichtung einen grünen Komponente,
deren spektrale Lichtausbeute für
das menschliche Auge hoch ist, parallel zu einem vertikalen Querschnitt
des Bildschirms gemacht wird, wird weniger Bildlicht reflektiert
und an der Rückseite
des Bildschirms verloren.
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Im
Einzelnen wird eine Polarisationsrichtungseinstelleinrichtung vorgesehen,
um eine Polarisationsrichtung von wenigstens der grünen Komponente
aus dem Bildlicht, das durch die Farbsynthetisiermittel synthetisiert
worden ist, eingestellt wird, sodass die Polarisationsrichtung von
wenigstens der grünen
Komponente parallel zu dem vertikalen Querschnitt des Bildschirms
ist.
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Diese
Struktur stellt sicher, dass die Polarisationsrichtung der grünen Komponente
aus dem durch die Farbsynthetisiermittel synthetisierten Bildlicht
so eingestellt ist, dass sie parallel zu einem vertikalen Querschnitt
des Bildschirms ist, wenn die Polarisationsrichtung des grünen Lichts
nicht parallel zu dem vertikalen Querschnitt ist.
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Vorzugsweise
sind die Polarisationsrichtungen aller Farbkomponenten des auf den
Bildschirm gestrahlten Bildlichts parallel zu dem vertikalen Querschnitt
des Bildschirms.
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Im
Einzelnen ist eine Polarisationsrichtungseinstelleinrichtung zum
selektiven Einstellen einer Farbkomponente vorgesehen, deren Polarisationsrichtung
rechtwinklig zu dem vertikalen Querschnitt des Bildschirms ist,
aus dem Bildlicht, das durch die Farbsynthetisiermittel synthetisiert
worden ist, sodass die Polarisationsrichtung der Farbkomponente parallel
zu dem vertikalen Querschnitt des Bildschirms liegt.
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Diese
Struktur stellt sicher, dass eine Farbkomponente mit einer Polarisationsrichtung
rechtwinklig zu einem vertikalen Querschnitt des Bildschirms aus
dem Bildlicht, das durch die Farbsynthetisiermittel synthetisiert
worden ist, selektiv so eingestellt ist, dass die Polarisationsrichtung
parallel zu dem vertikalen Querschnitt des Bildschirms liegt.
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Ein
weiteres Beispiel einer herkömmlichen Rückprojektionsanzeigevorrichtung
ist in der
JP-A-05 066
482 offenbart.
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Diese
und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch eine
Rückprojektionsanzeigevorrichtung
gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
lehren weitere vorteilhafte Entwicklungen der vorliegenden Erfindung.
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Die
Polarisationsrichtungseinstellvorrichtung hat eine Verzögerungsplatte.
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Die
Projektionsmittel haben eine Anzahl von asphärischen Spiegeln, die die Funktion
einer Linse haben.
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In
einer Rückprojektionsanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei der Bildlicht auf die Rückseite des Bildschirms von
schräg
hinten oder schräg
oben gestrahlt wird und an der Vorderseite des Bildschirms ein Bild
zu sehen ist, ist die Beziehung i-min < α < i-max erfüllt, wobei
ein Winkel mit einem Maximalwert i-max und ein Minimalwert i-min durch
eine Senkrechte auf die Rückseite
des Bildschirms und einen Hauptstrahl des auf die Rückseite des
Bildschirms gestrahlten Bildlichts gebildet wird und ein Winkel α erzielt
wird, wenn das Reflexionsvermögen
des Lichts, das eine Polarisationsrichtung parallel zum vertikalen
Querschnitt des Bildschirms hat, zur Rückseite des Bildschirms ein
Minimum ist.
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In
dieser Struktur wird Licht, das eine Polarisationsrichtung parallel
zum vertikalen Querschnitt eines Bildschirms hat, auf die Rückseite
des Bildschirms mit einem Winkel einschließlich dem Winkel α gestrahlt,
bei dem das Reflexionsvermögen
zu einer Senkrechten auf die Rückseite
des Bildschirms an der Rückseite
des Bildschirms gering ist.
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In
einer Rückprojektionsanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Beziehung j-min < β < j-max erfüllt, wobei
ein Winkel eines maximalen Werts j-max und ein Minimalwert j-min
durch eine Senkrechte auf eine Vorderseite des Bildschirms und einen
Hauptstrahl des auf die Vorderseite des Bildschirms gestrahlten
Bildlichts gebildet sind und ein Winkel β erhalten wird, wenn das Reflexionsvermögen des
Lichts, welches eine Polarisationsrichtung parallel zu dem vertikalen
Querschnitt des Bildschirms hat, zur Vorderseite des Bildschirms
ein Minimum ist.
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Bei
dieser Struktur wird Licht mit einer Polarisationsrichtung parallel
zu einem vertikalen Querschnitt eines Bildschirms auf eine Vorderseite
des Bildschirms in einem Winkel einschließlich dem Winkel β gestrahlt,
bei dem das Reflexionsvermögen
zu einer Senkrechten auf eine Rückseite
des Bildschirms an der Rückseite
des Bildschirms niedrig ist.
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Der
Bildschirm hat eine Fresnel-Linse und eine Vorderseite des Bildschirms
ist eine geneigte Fläche
mit einem ringförmig
geformten Vorsprung der Fresnel-Linse.
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Die
Polarisationsrichtung von wenigstens der grünen Komponente aus dem auf
den Bildschirm gestrahlten Bildlicht ist parallel zu dem vertikalen Querschnitt
des Bildschirms.
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Wenn
eine Polarisationsrichtung einer grünen Komponente, deren spektrale
Lichtausbeute für das
menschliche Auge hoch ist, parallel zu einem vertikalen Querschnitt
des Bildschirms gemacht ist, wird weniger Bildlicht reflektiert
und an der Rückseite des
Bildschirms verloren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht im Schnitt zur Erläuterung der Struktur einer
Rückprojektionsanzeigevorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Vorderansicht der Rückprojektionsanzeigevorrichtung
der 1;
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3 ist
eine Draufsicht zur schematischen Darstellung einer Projektionseinheit
der Rückprojektionsanzeigevorrichtung
gemäß 1;
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4 ist
eine Seitenansicht der Projektionseinheit gemäß 3;
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5 ist
eine vergrößerte segmentförmige Schnittansicht
eines Bildschirms der Rückprojektionsanzeigevorrichtung
gemäß 1;
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6 ist
eine grafische Darstellung der Reflexionscharakteristik des auf
ein Acrylharz aus der Luft auftreffenden Lichts;
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7 ist
eine grafische Darstellung der Reflexionscharakteristik des an dem
Acrylharz in Luft emittierten Lichts;
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8 ist
eine grafische Darstellung der spektralen Lichtausbeutecharakteristik
eines Menschen;
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9 ist
eine schematische Ansicht im Schnitt zur Erläuterung der Struktur einer
herkömmlichen
Rückprojektionsanzeigevorrichtung;
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10 ist
eine Draufsicht auf eine Projektionseinheit der Rückprojektionsanzeigevorrichtung gemäß 9.
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Die
vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten
Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen im Einzelnen hervor.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Es
wird eine Ausführungsform
einer Rückprojektionsanzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. In
der folgenden Beschreibung gilt ein Koordinatensystem, bei dem die
Breitenrichtung eines rechteckigen Bildschirms 7 entlang
der x-Achse liegt, die Höhenrichtung
des Bildschirms 7 entlang einer y-Achse liegt und eine
rechtwinklige Richtung zum Bildschirm 7 entlang der z-Achse
liegt.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die 1 eine Ansicht im Schnitt und
die 2 ist eine Vorderansicht; beide zeigen schematisch
die Struktur einer Rückprojektionsanzeigevorrichtung.
Die 3, 4 zeigen schematisch die Struktur
einer Projektionseinheit in der Rückprojektionsanzeigevorrichtung
gemäß der 1; 3 ist
eine Draufsicht und 4 ist eine Seitenansicht. 5 ist
eine vergrößerte, segmentartige
Ansicht im Schnitt durch einen Bildschirm der Rückprojektionsanzeigevorrichtung gemäß 1. 6 ist
eine grafische Darstellung der Reflexionscharakteristik des auf
Acrylharz aus der Luft auftreffenden Lichts, 7 ist eine
grafische Darstellung der Reflexionscharakteristik von Licht, das
von Acrylharz in Luft emittiert wird, und 8 ist eine
grafische Darstellung der spektralen Lichtausbeutecharakteristik
eines Menschen.
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Wie
in der 1 gezeigt, hat eine Rückprojektionsanzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Projektionseinheit 2 zum Erzeugen von Bildlicht, einen
Bildschirm 7 zum Bilden eines Bildes, wenn das Bildlicht
projiziert wird, erste bis vierte Spiegel 3–6,
um von der Projektionseinheit 2 emittiertes Bildlicht auf
den Bildschirm 7 zu leiten und ein Gehäuse 1, um diese Elemente
gemeinsam aufzunehmen.
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Ein
Bildausbildungssystem besteht aus den ersten bis dritten Spiegeln 3–5.
Der erste Spiegel 3 hat eine asphärische konkave Form, die zweiten
und dritten Spiegel 4, 5 haben asphärische konvexe
Formen. Die Formen der Spiegel in dem Bildausbildungssystem stellen
die Korrekturen der Aberration, wie beispielsweise Astigmatismus
und Asym metriefehler des Bildlichts und die Vergrößerungen
des Bildlichts sicher. Das von der Projektionseinheit 2 emittierte
Bildlicht wird nacheinander an den ersten bis dritten Spiegel 3–5 reflektiert
und wird auf den vierten Spiegel 6 gestrahlt, der an der
inneren Rückseite
des Körpers 1 angeordnet
ist. Das auf den vierten Spiegel 6 mit einer ebenen Plattenform
aufgestrahlte Bildlicht wird von schräg hinten auf die Rückseite
des Bildschirms 7 gestrahlt, der an einer vorderen Öffnung des
Gehäuses 1 angeordnet
ist, sodass ein Bild erzeugt ist.
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Wie
in der 3 gezeigt, ist die Projektionseinheit 2 eine
Einheit der Dreiplatten-Bauart.
Eine Lichtquelle 21 hat einen Reflektor 21b und
eine Halogenmetalldampflampe 21a. Von der Lichtquelle 21 emittiertes
weißes
Licht wird durch die dichroischen Spiegel 22, 23 in
Licht von drei Farben aufgespalten. Der erste dichroische Spiegel 22 reflektiert
selektiv rotes Licht aus dem an der Halogenmetalldampflampe 21a emittierten
weißen
Licht und lässt
das Licht der anderen Farbkomponenten durch. Der zweite dichroische
Spiegel 23 reflektiert selektiv grünes Licht und lässt das
Licht der anderen Farbkomponenten durch.
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Das
von der Halogenmetalldampflampe 21a emittierte weiße Licht
wird am Reflektor 21b reflektiert. Dann werden durch ein
UV/IR-Filter (nicht dargestellt) Ultraviolettstrahlen und Infrarotstrahlen
des Lichts eliminiert und das weiße Licht wird auf dem ersten
dichroischen Spiegel 22 in einem Winkel von 45° gestrahlt.
Das an dem ersten dichroischen Spiegel 22 reflektierte
rote Licht wird durch den ersten reflektierenden Spiegel 24 in
das erste Flüssigkristallpaneel
für Rot 27r eingeleitet.
Das durch den ersten dichroischen Spiegel 22 hindurchgelassene
Licht wird auf den zweiten dichroischen Spiegel 23 in einem
Winkel von 45° aufgestrahlt.
Grünes
Licht aus dem durch den ersten dichroischen Spiegel 22 durchgelassenen
Licht wird an dem zweiten dichroischen Spiegel 23 selektiv
reflektiert und in das zweite Flüssigkristallpaneel
für Grün 27g geleitet.
Blaues Licht das durch den zweiten dichroischen Spiegel 23 hindurchgelassene
Restlicht, wird nacheinander an den zweiten und dritten Spiegeln 25, 26 reflektiert
und durch die zweiten und dritten reflektierenden Spiegel 25, 26 in
das dritte Flüssigkristallpaneel
für Blau 27b geleitet.
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Das
in das erste Flüssigkristallpaneel
für Rot 27r geleitete
rote Licht wird gemäß der Bildinformation
der roten Komponente optisch moduliert und trifft auf die Hauptfläche 28r des
dichroischen Prismas 28 für die Farbsynthese auf. Das
in das zweite Flüssigkristallpaneel
für Grün 27g geleitete
grüne Licht
wird gemäß der Bildinformation
der grünen
Komponente optisch moduliert und trifft auf die Hauptfläche 28g des
dichroischen Prismas 28 für die Farbsynthese auf. Das
in das erste Flüssigkristallpaneel
für Blau 27b geleitete
blaue Licht wird gemäß der Bildinformation
der blauen Komponente optisch moduliert und trifft auf die Hauptfläche 28b des
dichroischen Prismas 28 für die Farbsynthese auf.
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Licht
aus dem roten Licht, welches auf die Hauptfläche 28r des dichroischen
Prismas 28 auftrifft, welches zu einer Verbindungsfläche 28x S-polarisiert
ist, das heißt
eine Komponente, deren Polarisationsrichtung vertikal zur x-z-Ebene
ist, wird an der Verbindungsfläche 28x reflektiert.
Licht aus dem grünen
Licht, das auf die Hauptfläche 28g des
dichroischen Prismas 28 auftrifft, welches zu den Verbindungsflächen 28x, 28y P-polarisiert ist,
das heißt eine
Komponente, deren Polarisationsrichtung parallel zu der x-z-Ebene ist, geht
durch die Verbindungsflächen 28x, 28y durch.
Licht aus dem blauen Licht, welches auf die Hauptfläche 28b des
dichroischen Prismas 28 auftrifft, das zu der Verbindungsfläche 28y S-polarisiert
ist, das heißt
eine Komponente, deren Polarisationsrichtung vertikal zur x-z-Ebene
ist, wird an der Verbindungsfläche 28y reflektiert.
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Das
durch jedes Flüssigkristallpaneel 27r, 27g und 27b in Übereinstimmung
mit der jeweiligen Farbinformation optisch modulierte Farblicht
wird durch das dichroische Prisma 28 farbsynthetisiert. Das
farbsynthetisierte Bildlicht wird an der Hauptfläche 28c des dichroischen
Prismas 28 emittiert. Die Polarisationsrichtungen des Lichts
werden an einer λ/2-Verzögerungsplatte 29 jeweils
um einen Winkel von 90° gedreht
und das Licht wird in ein Bilderzeugungssystem gegeben.
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Das
rote Licht aus dem an der Hauptfläche 28c des dichroischen
Prismas 28 emittierten Bildlichts ist zu der Verbindungsfläche 28x S-polarisiertes
Licht, das grüne
Licht ist zu den Verbindungsflächen 28x, 28y ein
P-polarisiertes Licht und das blaue Licht ist zu der Verbindungsfläche 28y ein
S-polarisiertes Licht. Die Polarisationsrichtungen werden an der λ/2-Verzögerungsplatte 29 jeweils
um einen Winkel von 90° gedreht,
dann ist das rote Licht in ein zu der Verbindungsfläche 28x P-polarisiertes
Licht umgewandelt, das grüne
Licht ist ein zu den Verbindungsflächen 28x, 28y S-polarisiertes
Licht umgewandelt und das blaue Licht ist in ein zu der Verbindungsfläche 28y P-polarisiertes
Licht umgewandelt.
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Wie
in der 1 gezeigt, wird das durch die λ/2-Verzögerungsplatte 29 durchgelassene
Bildlicht nacheinander an den ersten bis dritten Spiegeln 3–5, die
das Bilderzeugungssystem bilden, reflektiert und wird auf den vierten
Spiegel 6 gestrahlt, der an der Rückseite des Gehäuses 1 angeordnet
ist. Die Formen der Spiegel in dem Bilderzeugungssystem stellen
Korrekturen der Aberration, wie beispielsweise Astigmatismus und
Asymmetriefehler des Bildlichts sicher und vergrößern das Bildlicht.
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Das
auf den als ebene Platte ausgebildeten vierten Spiegel 6 gestrahlte
Bildlicht wird auf die Rückseite
des Bildschirms 7 von schräg unten gestrahlt. Das rote
Licht aus dem auf die Rückseite
des Bildschirms 7 gestrahlten Bildlichts ist zum Bildschirm 7 S-polarisiert, das
heißt,
die Polarisationsrichtung liegt vertikal zu der y-z-Ebene. Das grüne Licht
ist zu dem Bildschirm 7 P-polarisiert, das heißt, die
Polarisationsrichtung liegt parallel zu der y-z-Ebene. Das blaue
Licht ist zu dem Bildschirm 7 S-polarisiert, das heißt, die
Polarisationsrichtung liegt vertikal zur y-z-Ebene. Die y-z-Ebene
ist ein vertikaler Querschnitt des Bildschirms 7.
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Wie
in der 5 gezeigt, hat der Bildschirm 7 einen
Fresnel-Linsenschirm 71 aus einem Acrylharz und einem Linsenrasterbildschirm 72 gebildet. Das
an dem vierten Spiegel 6 reflektierte Bildlicht wird auf
die Rückseite 71a des
Fresnel-Linsenschirms 71 gestrahlt.
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Ein
Winkel (i), der durch eine Senkrechte A auf die Rückseite 71a des
Fresnel-Linsenschirms 71 und
einen Hauptstrahl des auf diesen gestrahlten Bildlichts gebildet ist,
ist mit i-max auf einem Maximum an den oberen Ecken C1, C2 des Fresnel-Linsenschirms 71 (siehe 1),
und mit i-min ein Minimum an der unteren Ecke C3 (siehe 1).
In dieser Ausführungsform
sind die ersten bis vierten Spiegel 3–6 so gesetzt, dass
i-max gleich 58,27° und
i-min gleich 32,27° ist.
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6 ist
eine grafische Darstellung, um die Reflexionscharakteristik des
aus Luft auf das Acrylharz auftreffenden Lichts zu zeigen. In diesem
Fall ist der Brechungsindex von Luft gleich 1,00 und der Brechungsindex
von Acrylharz gleich 1,492. Wenn das Bildlicht schräg auf den
Bildschirm gestrahlt wird, bedeutet dies, dass das Licht in einem
gewissen Auftreffwinkel aus der Luft auf das Acrylharz auftrifft.
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Das
Reflexionsvermögen
des Lichts, das aus Luft auf das Acrylharz, das den Fresnel-Linsenschirm 71 bildet,
gestrahlt wird, variiert in Abhängigkeit
von dem Auftreffwinkel θ 1,
ein Winkel, der durch das auf das Acrylharz aufgestrahlte Licht
und eine Senkrechte auf das Acrylharz am Auftreffpunkt des Lichts
gebildet ist. Wie durch eine gestrichelte Linie in der grafischen
Darstellung angegeben, besteht mit Bezug auf die Reflexionscharakteristik
S von Licht, dessen Polarisationsrichtung vertikal zu einer Ebene ist,
die Licht enthält,
das auf das Acrylharz gestrahlt wird und die Senkrechte auf das
Acrylharz am Auftreffpunkt des Lichts enthält, die Tendenz, dass das Reflexionsvermögen steigt,
wenn der Winkel θ 1
größer wird.
Andererseits verringert sich das Reflexionsvermögen, wie dies durch eine durchgezogene
Linie dargestellt ist, wenn die Reflexionscharakteristik P von Licht
betrachtet wird, dessen Polarisationsrichtung parallel zu einer
Ebene ist, die Licht enthält,
welches auf das Acrylharz gestrahlt wird und die Senkrechte auf
das Acrylharz an einem Auftreffpunkt des Lichts enthält, wenn
der Winkel θ 1
nahe dem Minimalwert α ist.
Der Winkel α des
Minimalwerts ist ein Winkel, wenn die P-Komponente des reflektierten Lichts
Null ist und das reflektierte Licht ein eben polarisiertes Licht
ist. Ein derartiger Auftreffwinkel wird als Polarisationswinkel
bezeichnet. Der Polarisationswinkel α ist durch die untenstehende
Gleichung 1 ausgedrückt,
wobei der Brechungsindex an den beiden Enden der Grenze mit n1,
n2 definiert ist. tanα = n2/n1 [Gleichung 1]
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Um
konkret zu werden, ist ein Winkel α annähernd 56° gemäß der vorstehenden Gleichung,
wenn Licht aus Luft an Acrylharz auftrifft.
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Wie
in der 6 durch die gestrichelte Linie angegeben, ist
das Reflexionsvermögen
am Bildschirm 7 des roten Lichts und blauen Lichts als
S-polarisiertes Licht aus dem auf die Rückseite 71a des Fresnel-Linsenschirms 71 aufgestrahlten
Bildlichts höher
als das Reflexionsvermögen
des parallel zur Senkrechten A des Bildschirms 7 aufgestrahlten Lichts
und die Lichtausbeute sinkt. Wie jedoch in der 6 durch
die durchgezogene Linie angegeben, ist das Reflexionsvermögen des
grünen
Lichts als dem zum Schirm 7 P-polarisierten Licht aus dem
auf die Rückseite 71a des
Fresnel-Linsenschirms 71 aufgestrahlten Bildlichts niedriger
als das Reflexionsvermögen
des parallel zu der Senkrechten A des Bildschirms 7 gestrahlten
Lichts und die Lichtausbeute ist erhöht.
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Es
ist bekannt, dass die Helligkeit, die der Mensch wahrnehmen kann,
im Allgemeinen durch grünes
Licht verglichen mit rotem und blauem Licht beeinflusst wird. Ein
Mensch empfindet Licht der Wellenlänge 555 nm entsprechend der
Farbe Grün am
hellsten (die Sichtbarkeit ist hoch). 8 zeigt
die Sichtbarkeit der verschiedenen Wellenlängen, wobei die Sichtbarkeit
der Wellenlänge
555 nm entsprechend Grün
als Referenz verwendet worden ist. Wenn die Sichtbarkeit von Grün gleich
Eins ist, ist die Sichtbarkeit der Wellenlänge 630 nm entsprechend Rot
annähernd
0,265 und die Sichtbarkeit der Wellenlänge 470 nm entsprechend Blau
annähernd 0,091.
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Wenn
wie vorstehend angegeben, das Bildlicht schräg auf den Schirm 7 gestrahlt
wird, ist die Sichtbarkeit des grünen Lichts merklich höher als
diejenige von rotem und blauem Licht. Die verminderte Helligkeit,
die durch das zum Schirm 7 S-polarisierte rote und blaue
Licht verursacht wird, kann dadurch kompensiert werden, indem die
Helligkeit des P-polarisierten grünen Lichts höher gemacht
wird und die Helligkeit kann insgesamt erhöht werden. In Verbindung mit
der erhöhten
Helligkeit wird Licht, das an der Rückseite 71a des Fresnel-Linsenschirms 71 reflektiert
wird, weniger und es kann ein durch reflektiertes Licht verursachtes
Reflexbild reduziert werden und somit kann die Bildqualität verbessert
werden. Es ist vorzuziehen, dass alle Komponenten des Lichts zum
Bildschirm 7 P-polarisiertes Licht sind.
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Ein
Winkel (i), der durch einen Hauptstrahl des auf den Bildschirm 7 gestrahlten
Bildlichts und die Senkrechte A auf dem Bildschirm 7 gebildet
ist, ist so gesetzt, dass er die unten stehende Gleichung 2 erfüllt. Daher
kann die Ausnutzungseffizienz der P-polarisierten Lichtkomponente verbessert
werden, was zu einer höheren
Helligkeit führt. i–min < α < i–max [Gleichung 2]
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Bildlicht,
welches durch die Rückseite 71a des
Fresnel-Linsenschirms 71 durchgelassen wird, wird an der
Rückseite 71a in
einem Winkel k1 entsprechend dem Snell-Prinzip gebrochen und wird dann
auf eine vorstehende schräge
Fläche 71b gestrahlt,
die in einer Ringkörperform
an der Emissionsseite des Fresnel-Linsenschirms 71 ausgebildet
ist.
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Der
Winkel einer geneigten Fläche 71b ist
so bemessen, dass ein Winkel (j), der durch eine Senkrechte B auf
die geneigte Fläche 71b des
Fresnel-Linsenschirms 71 und den Hauptstrahl eines auf dem
Bildschirm 71 gestrahlten Bildlichts maximal j-max und
minimal j-min an jeder vorstehenden, geneigten Fläche 71b des
Fresnel-Linsenschirms 71 ist. Bei dieser Ausführungsform
ist die Neigung τ jeder
geneigten Fläche 71b so
gesetzt, dass j-max gleich 38,36° und
j-min gleich 22,57° ist.
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Wie
in der 7 gezeigt, hängt
das Reflexionsvermögen
des an dem Acrylharz, aus welchem die Fresnel-Linse 71 besteht,
in Luft emittierten Lichts von dem Winkel θ 2 ab, der durch das Licht,
welches sich in dem Acrylharz ausbreitet und die Senkrechte auf
das Acrylharz an dem Emissionspunkt des Lichts gebildet ist. Wie
durch die gestri chelte Linie in dieser grafischen Darstellung angegeben,
erhöht
sich das Reflexionsvermögen,
wenn der Winkel θ 2
größer wird,
wenn die Reflexionscharakteristik S des Lichts betrachtet wird,
dessen Polarisationsrichtung vertikal zu einer Ebene ist, die die
Lichtausbreitung in dem Acrylharz und die Senkrechte auf das Acrylharz
am Lichtemissionspunkt enthält.
Andererseits ist wie durch eine durchgezogene Linie angegeben, bei
der Reflexionscharakteristik P' des
Lichts, dessen Polarisationsrichtung parallel zu einer Ebene ist,
die das Licht, welches sich durch das Acrylharz ausbreitet und die
Senkrechte auf das Acrylharz an dem Lichtemissionspunkt enthält, das
Reflexionsvermögen
sinken, wenn der Winkel θ 2
nahe dem minimalen Polarisationswinkel β liegt. Wenn das Licht vom Acrylharz in
Luft emittiert wird, beträgt
der Winkel β ungefähr 34° gemäß der Gleichung
1.
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Wie
durch eine gestrichelte Linie S' in 7 angegeben,
ist das Reflexionsvermögen
des roten und blauen Lichts, das zum Bildschirm 7 S-polarisiert ist,
aus dem Bildlicht, mit dem die geneigte Fläche 71b mit einem
ringförmigen
Vorsprung an der Emissionsseite des Fresnel-Linsenbildschirms 71 bestrahlt
wird, höher
als das Reflexionsvermögen
des Lichts, welches parallel zur Senkrechten B auf die geneigte
Fläche 71b gestrahlt
wird, und die Lichtausbeute ist gesenkt. Wie jedoch durch die durchgezogene
Linie P' in 7 angegeben,
ist das Reflexionsvermögen
des grünen
Lichts, welches zum Schirm 7 P-polarisiert ist, aus dem
Bildlicht, mit dem die geneigte Fläche 71b bestrahlt
wird, niedriger als das Reflexionsvermögen des parallel zur Senkrechten
B auf die geneigte Fläche 71b gestrahlten
Lichts und die Lichtausbeute ist erhöht.
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Wie
im Fall, dass das Bildlicht aus Luft auf die Rückseite 71a des Fresnel-Linsenschirms 71 gestrahlt
wird, wird die durch das zum Schirm 7 S-polarisierte rote
und blaue Licht verursachte verminderte Helligkeit durch die erhöhte Helligkeit
des zum Schirm 7 P-polarisierten grünen Lichts kompensiert und
die Helligkeit kann insgesamt verbessert werden. An der geneigten
Fläche 71b des
Fresnel-Linsenschirms 71 reflektiertes Licht wird verringert
und es kann die Erzeugung eines Reflexbildes durch das reflektierte
Licht verringert werden. Daher kann die Bildqualität verbessert
werden. Es ist vorzusehen, dass alle Farbkomponenten P-polarisiertes
Licht sind.
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Ein
Winkel (j), der durch den Hauptstrahl des auf die geneigte Fläche 71b des
Bildschirms 7 gestrahlten Bildlichts und die Senkrechte
B auf die geneigte Fläche 71b gebildet
ist, erfüllt
die unten stehende Gleichung 3. Daher kann die Lichtausbeute der
P-polarisierten
Lichtkomponente selbst verbessert werden, was zu einer höheren Helligkeit
führt. j–min < β < j–max [Gleichung 3]
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Durch
die geneigte Fläche 71b des
Fresnel-Linsenschirms 7 durchgelassenes Bildlicht wird an
der geneigten Fläche 71b in
einem Winkel k2 gemäß dem Snell-Prinzip
gebrochen und wird auf den Linsenrasterschirm 72 gestrahlt.
Dann wird durch die Streuwirkung des Linsenrasterschirms 72 ein
Bild ausgebildet.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird das Bildlicht von schräg
hinten auf den Bildschirm 7 gestrahlt. Das Bildlicht kann
von schräg
seitlich auf den Bildschirm 7 gestrahlt werden. In diesem
Fall ist das grüne
Licht so eingestellt, dass es ein zum Bildschirm 7 P-polarisiertes
Licht ist, das heißt,
die Polarisationsrichtung verläuft
parallel zur x-z-Ebene.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Polarisationsrichtung des grünen Lichts so eingestellt,
dass es parallel zur y-z-Ebene ist. Es ist vorzuziehen, dass die
Polarisationsrichtung parallel zu einer Ebene ist, die einen Hauptstrahl
des Bildlichts und die Senkrechte eines Teils an dem Punkt, an dem
das Bildlicht aufgestrahlt wird, enthält.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Polarisationsrichtung des grünen Lichts so eingestellt,
dass das Licht durch die λ/2-Verzögerungsplatte 29 von S-polarisiertem
Licht in zum Schirm 7 P-polarisiertes Licht umgewandelt
wird. In einem anderen Fall kann eine schmalbandige Verzögerungsplatte
zum selektiven Einstellen der Polarisationsrichtung des grünen Lichts
verwendet werden, sodass das Licht vom S-polarisierten Licht in
zum Schirm P-polarisiertes Licht umgewandelt wird. In diesem Fall ändern sich die
Polarisationsrichtungen von rotem und blauem Licht nicht und das
gesamte Bildlicht kann ein zum Bildschirm 7 P-polarisiertes
Licht sein.
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In
dieser Ausführungsform
ist das Bild ausbildende System aus den ersten bis dritten Spiegeln 3–5 aufgebaut.
Dieselbe Wirkung kann erzielt werden, wenn ein Linsensystem verwendet
wird.
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Die
vorliegende Erfindung kann die Reflexion an einem Bildschirm reduzieren
und die Helligkeit verbessern, indem wenigstens eine grüne Lichtkomponente
zum Bildschirm zu einem P-polarisierten Licht gemacht wird, wenn
das Bildlicht schräg
auf den Bildschirm gestrahlt wird. Weiterhin kann ein Reflexbild,
das durch am Bildschirm reflektiertes Licht verursacht wird, verhindert
werden und die Bildqualität kann
verbessert werden.