DE60209073T2

DE60209073T2 - Bildprojektionsanzeigevorrichtung mit einem innen reflektierenden Abtastpolygonspiegel

Info

Publication number: DE60209073T2
Application number: DE60209073T
Authority: DE
Inventors: Ltd. Satoshi łHitachi 1-chome Chiyoda-ku Ouchi; Ltd. Masahiko łHitachi 1-chome Chiyoda-ku Yatsu; Ltd. Koji łHitachi 1-chome Chiyoda-ku Hirata; Ltd. Futoshi łHitachi 1-chome Chiyoda-ku Yamasaki; Ltd. Tomohiro łHitachi 1-chome Chiyoda-ku Miyoshi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: TW200304039A; EP1343042B1; KR20030074101A; JP2003262808A; TW552463B; CN1444395A; DE60209073D1; US20030169376A1; US6987546B2; EP1343042A1; KR100529682B1

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bildanzeigetechnik, die Licht aus einer Lichtquelle in Farblichtstrahlen (R, G, B) auftrennt und diese zur Bildgebung auf ein Anzeigegerät wirft.
Bei herkömmlichen Bildgebungsmethoden dieser Art werden einzeln auf ein Anzeigegerät geworfene R-, G- und B-Lichtstrahlen der Reihe nach bewegt oder gescrollt, wobei Licht aus einer Lichtquelle durch eine Linsenanordnung durchläuft und von einem Polarisationswandler in polarisiertes Licht in einem spezifischen Zustand gewandelt und dann von dichroitischen Spiegeln in R-, G- und B-Lichtstrahlen aufgetrennt wird; die Lichtwege der R-, G- und B-Lichtstrahlen werden durch entsprechende Rotationsprismen so geändert, dass die Strahlen in verschiedenen Positionen auf die Oberfläche eines Anzeigegeräts wie eines Flüssigkristallfeldes projiziert werden und in einer vorgeschriebenen Richtung auf dem Anzeigegerät scrollen.
Beim obigen Stand der Technik ergeben sich aufgrund der vielen Rotationsprismen leicht beträchtliche Gesamtgrößen und -kosten für ein optisches System oder eine optische Vorrichtung, und der Einsatz vieler Linsen, aus dem sich die Anwesenheit vieler lichtübertragender Teile ergibt, bewirkt mit großer Wahrscheinlichkeit Lichtverlust und eine Verschlechterung in der Bildschirmhelligkeit. Daneben müssen die Positionen der R-, G- und B-Lichtprojektionsstellen auf dem Anzeigegerät durch das Steuern der Rotationsposition der obigen mehreren Rotationsprismen justiert werden. Diese Justierungsarbeit ist oft mit Problemen behaftet. Außerdem sollte für jedes Rotationsprisma ein Motor installiert werden, was den Geräuschpegel erhöht.
Eine Farbbildanzeigevorrichtung, die mit der vorliegenden Erfindung die Merkmale des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 gemeinsam hat, wird in WO 01 77737 A beschrieben. Die Druck schrift US 4 662 709 A offenbart ein nach innen reflektierendes rotierendes Polygonsystem zur Wobble-Korrektur in einem Scansystem.
Zusammenfassung
Die folgenden drei Probleme sollten im Stand der Technik beispielsweise verbessert werden. Das erste besteht darin, das Verwertungsverhältnis des Lichts zu erhöhen und die Bildschirmhelligkeit zu verbessern. Das zweite besteht darin, eine Erhöhung in der Gesamtgröße und den Gesamtkosten des optischen Systems oder der optischen Vorrichtung zu verhindern. Das dritte besteht darin, den Justierungsbedarf für die R-, G- und B-Lichtprojektionsstellen auszuräumen.
Um diese Probleme zu lösen, werden R-, G- und B-Lichtstrahlen als Ergebnis einer Farbauftrennung von mehreren reflektierenden Oberflächen reflektiert, die auf der Innenseite usw. eines rotierenden polyedrischen Reflektors gebildet sind, der um eine Mittelachse rotiert, während die Reflexionsebene von einer reflektierenden Oberfläche zu einer nächsten wechselt, sodass die reflektierten Lichtstrahlen in verschiedenen Positionen auf eine Anzeigegerätoberfläche projiziert werden und in einer vorgeschriebenen Richtung scrollen. Insbesondere bildet eine optische Einheit für eine Bildanzeigevorrichtung ein optisches Bild gemäß einem Bildsignal, indem sie Licht aus einer Lichtquelle mittels eines optischen Beleuchtungssystems auf ein Anzeigegerät projiziert. Hier enthält das optische Beleuchtungssystem: eine Farbtrenneinrichtung (5, 5a, 5b, 5a, 5a1, 5b1, 5c1 in den relevanten Ausführungsbeispielen), die Licht aus der Lichtquelle in R-, G- und B-Lichtstrahlen auftrennt sowie einen rotierenden polyedrischen Reflektor (7, 7' in den relevanten Ausführungsbeispielen), der mehrere reflektierende Oberflächen (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7'a, 7'b, 7'c, 7'd, 7'e, 7'f, 7'g, 7'h in den relevanten Ausführungsbeispielen) um eine Mittelachse aufweist, wobei der von benachbarten reflektierenden Oberflächen oder von Tangenten von benachbarten reflektierenden Oberflächen gebildete Winkel kleiner als 180° auf der Lichteintritts-/Lichtaustrittsseite ist, und der, während er um die Mittelachse rotiert, die reflektierenden Oberflächen die R-, G- und B-Lichtstrahlen der Reihe nach reflektieren lässt und sie zum Anzeigegerät schickt. Während der rotierende polyedrische Reflektor rotiert und seine Reflexionsebene der Reihe nach von einer reflektierenden Oberfläche zu einer nächsten wechselt, scrollen die vom rotierenden polyedrischen Reflektor auf das Anzeigegerät geworfenen R-, G- und B-Lichtstrahlen auf dem Gerät in einer vorgeschriebenen Richtung.
Zusätzliche Ziele, Vorteile und neuartige Merkmale der Ausführungsbeispiele werden teils in der folgenden Beschreibung fortgeschrieben und teils für die Fachleute beim Studium des Folgenden und der begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden oder können durch die Herstellung oder Ausführung der Ausführungsbeispiele erfahren werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindungskonzepte können mit Hilfe der Methodologien, Werkzeuge und Kombinationen, auf die insbesondere die angehängten Patentansprüche verweisen, umgesetzt und erhalten werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungsfiguren bilden beispielhaft und ohne zu beschränken bevorzugte Ausführungsbeispiele ab. In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugsnummern auf dieselben oder ähnliche Elemente.
1 ist ein beispielhaftes Diagramm zur Illustration eines ersten Ausführungsbeispiels.
2A ist eine beispielhafte Schnittansicht eines rotierenden polyedrischen Reflektors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und 2B ist eine beispielhafte Perspektivansicht des rotierenden polyedrischen Reflektors.
3A zeigt, wie der rotierende polyedrische Reflektor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel während seiner Rotation in einer Position R-, G- und B-Lichtstrahlen reflektiert, und 3B zeigt, wie der rotierende polyedrische Reflektor während seiner Rotation in einer anderen Position R-, G- und B-Lichtstrahlen reflektiert.
4 ist ein beispielhaftes Diagramm zur Illustration eines zweiten Ausführungsbeispiels.
5 zeigt eine beispielhafte Struktur eines rotierenden polyedrischen Reflektors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
6 ist ein beispielhaftes Diagramm zur Illustration eines dritten Ausführungsbeispiels.
7 ist ein beispielhaftes Diagramm zur Illustration eines vierten Ausführungsbeispiels.
8A bis 8C betreffen das vierte Ausführungsbeispiel; 8A illustriert eine erste Linsenanordnung, 8B illustriert eine zweite Linsenanordnung, 8C erklärt, wie die Linsenanordnungen funktionieren; und 8D illustriert Linsenbilder, wie sie auf einer reflektierenden Oberfläche des rotierenden polyedrischen Reflektors reflektiert werden.
9 ist ein beispielhaftes Diagramm für ein fünftes Ausführungsbeispiel.
10 ist ein beispielhaftes Diagramm zur Illustration eines sechsten Ausführungsbeispiels.
11 ist ein beispielhaftes Diagramm zur Illustration eines siebten Ausführungsbeispiels.
12A zeigt einen rotierenden polyedrischen Reflektor mit gekrümmter Reflektierender, der acht gekrümmte reflektierende Oberflächen aufweist; und 12B zeigt einen rotierenden po lyedrischen Reflektor mit acht gekrümmten reflektierenden Oberflächen als primäre reflektierende Oberflächen.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden unter Bezug auf die Zeichnungen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erklärt.
1 bis 3 sind beispielhafte Zeichnungen für das erste Ausführungsbeispiel. 1 zeigt die beispielhafte Struktur einer projektionsartigen Bildanzeigevorrichtung wie im ersten Ausführungsbeispiel. 2A und 2B zeigen die beispielhafte Struktur eines in 1 gezeigten rotierenden polyedrischen Reflektors. 3A zeigt, wie der rotierende polyedrische Reflektor in einer Position während seiner Rotation R-, G- und B-Lichtstrahlen reflektiert, und 3B zeigt, wie der rotierende polyedrische Reflektor in einer anderen Position während seiner Rotation R-, G- und B-Lichtstrahlen reflektiert.
Im ersten Ausführungsbeispiel werden R-, G- und B-Lichtstrahlen als Ergebnis einer Farbauftrennung einmalig von einem rotierenden polyedrischen Reflektor reflektiert und auf ein Anzeigegerät projiziert.
In 1 stellt Nummer 1 eine Lampeneinheit dar, die eine Lampe (nicht gezeigt) als eine Lichtquelle enthält, und 1a stellt einen Reflektor mit einer ovalen, parabolischen oder asphärischen reflektierenden Oberfläche dar, die Licht aus der Lampe in eine vorgegebene Richtung reflektiert. Eine Nummer 2 bezeichnet eine erste Linsenanordnung, die aus mehreren Mikrosammellinsen besteht und als zweite Lichtquellen zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Beleuchtungsverteilung im Strahlenquerschnitt dient. Eine Nummer 3 stellt eine zweite Linsenanordnung dar, die aus mehreren Mikrosammellinsen besteht und ein Bild jeder Linse der ersten Linsenanordnung gibt. Eine Nummer 4 bezeichnet einen Polarisationswandler, der aus einem polarisierenden Strahlenteiler (PBS) und einer Halbwellenverzögerungsplatte besteht und Licht von der zweiten Linsenanordnung 3 in P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht teilt und das auf eine Weise polarisierte Licht rotiert, um es mit dem auf andere Weise polarisierten Licht identisch zu machen. Symbole 5a, 5b und 5c stellen dichroitische Spiegel dar, die das polarisierte Licht durch-Reflexion und Übertragung farblich auftrennen und gemeinsam als Farbtrenneinrichtung bezeichnet werden. Der dichroitische Spiegel 5a ist ein dichroitischer Spiegel für Rotlichtreflexion, der rotes Licht reflektiert und blaues und grünes Licht durchlässt, 5b ist ein dichroitischer Spiegel für Blaulichtreflexion, der blaues Licht reflektiert und grünes Licht durchlässt, und 5c ist ein dichroitischer Spiegel für Grünlichtreflexion, der grünes Licht reflektiert. Die dichroitischen Spiegel 5a, 5b und 5c sind nicht parallel zueinander und die Reihenfolge ihrer Positionen wird auf der Grundlage der Spektraleigenschaften der Lampe bestimmt, wobei das Farbgleichgewicht auf der Bildprojektionsoberfläche wie einem Bildschirm in Betracht gezogen wird. Symbole 6a und 6b stellen Kollimatorlinsen dar, die die aus den dichroitischen Spiegeln kommenden R-, G- und B-Lichtstrahlen parallel richten. Eine Nummer 7 stellt einen rotierenden polyedrischen Reflektor mit C als Mittelachse dar. Eine Nummer 8 stellt einen polarisierenden Strahlenteiler (PBS) dar und Nummer 8a stellt einen im PBS 8 eingebauten Analysefilm dar, der P- oder S-polarisiertes Licht reflektiert und das jeweils andere durchlässt. Eine Nummer 9 bezeichnet ein reflexionsartiges Anzeigegerät (z. B. ein reflexionsartiges Flüssigkristallfeld), das R-, G- und B-Lichtstrahlen gemäß einem Bildsignal moduliert und diese aussendet. Eine Nummer 10 stellt einen Projektor dar, der aus dem PBS 8 ausgesendete Lichtstrahlen in vergrößerter Form auf einen Bildschirm projiziert. Eine Nummer 20 stellt eine Stromversorgungsschaltung dar; 21 eine Signalverarbeitungsschaltung, die von außen kommende Bildsignale verarbeitet; und 22 stellt eine Betriebsschaltung dar, die das Anzeigegerät 9 entsprechend der Signale von der Signalverarbeitungsschaltung 21 betreibt. Eine Nummer 25 stellt einen Motor dar, der den rotierenden polyedrischen Reflektor 7 rotieren lässt. Eine Nummer 100 bezeichnet eine Bildanzeigevorrichtung.
Der rotierende polyedrische Reflektor 7 weist einen Ring reflektierender Oberflächen auf seiner Innenseite um die Mittelachse C herum (der Mittelachse C zugewandt) auf. Diese reflektierenden Oberflächen sind symmetrisch bezüglich der Mittelachse C und bezüglich der Mittelachse C in ihrer Längsrichtung geneigt, wobei der von benachbarten reflektierenden Oberflächen gebildete Winkel oder der von Tangenten benachbarter reflektierender Oberflächen gebildete Winkel kleiner als 180° auf der Lichteintritts-/Lichtaustrittsseite ist. Vom Motor angetrieben rotiert der rotierende polyedrische Reflektor 7 um die Mittelachse C herum mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit, und die mehreren reflektierenden Oberflächen des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 reflektieren der Reihe nach R-, G- und B-Lichtstrahlen aus den Kollimatorlinsen 6a, 6b, während sie um die Mittelachse C rotieren, und senden diese zum PBS 8 aus. Die R-, G- und B-Lichtstrahlen vom PBS 8 werden auf das reflexionsartige Anzeigegerät 9 geworfen. Während der rotierende polyedrische Reflektor 7 rotiert und seine Reflexionsebene von einer reflektierenden Oberfläche zur nächsten wechselt, scrollen die aufs Anzeigegerät 9 geworfenen R-, G- und B-Lichtstrahlen auf dem Gerät 9 in einer vorgeschriebenen Richtung. Das die obigen verschiedenen Komponenten von der Lampeneinheit 1 bis zum Projektor 10 enthaltende optische System bildet eine optische Einheit in einer Bildanzeigevorrichtung 100, wobei der Abschnitt des optischen Systems, der von der ersten Linsenanordnung 2 zum PBS 8 reicht, als ein optisches Beleuchtungssystem für das reflexionsartige Anzeigegerät 9 dient.
2A ist eine beispielhafte Schnittansicht des in 1 gezeigten rotierenden polyedrischen Reflektors. 2B ist eine beispielhafte Perspektivansicht des rotierenden polyedrischen Reflektors. Der rotierende polyedrische Reflektor 7 hat einen Ring von acht reflektierenden Oberflächen 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h auf seiner Innenseite um die Mittelachse C herum. Die acht reflektierenden Oberflächen bilden ein gleichseitiges Achteck. Der Winkel, der jeweils von benachbarten der acht reflektierenden Oberflächen gebildet wird (d. h. der durch 7a und 7b, 7b und 7c, 7c und 7d, 7d und 7e, 7e und 7f, 7f und 7g, und 7g und 7h gebildet wird), beträgt näherungsweise 135°. Von den dichroitischen Spiegeln 5a, 5b, und 5c reflektierte Farblichtstrahlen werden von den Kollimatorlinsen 6a und 6b parallel gerichtet und auf die reflektierenden Oberflächen auf der Innenseite des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 geworfen und von diesem reflektiert. Während der rotierende polyedrische Reflektor 7 rotiert, wechselt die Reflexionsebene (die das Einfallslicht reflektierende Oberfläche) der Reihe nach mit der Zeit von einer reflektierenden Oberfläche zur nächsten (7a-7b-7c-7d-7e-7f-7g-7h), und Lichteinfalls-/Lichtreflexionspunkte und -Winkel auf jeder der reflektierenden Oberflächen ändern sich entsprechend. Während die Reflexionsebene wechselt und sich die Einfalls-Reflexionspunkte und -winkel auf jeder reflektierenden Oberfläche ändern, ändern sich die Richtung des reflektierten Lichts und die des zur PBS 8 ausgesendeten Lichts mit der Zeit. Betrachtet man die acht reflektierenden Oberflächen 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, ist der von benachbarten reflektierenden Oberflächen gebildete Winkel kleiner als 180°, sodass reflektierte Lichtstrahlen verschiedener Farben einander nicht überschneiden, wenn R-, G- und B-Lichtstrahlen auf derselben reflektierenden Oberfläche reflektiert werden. Die acht reflektierenden Oberflächen 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h können ultraviolette Strahlen und ferne Infrarotstrahlen durchlassen. Die oben erwähnten Einrichtungen verbessern die Reinheit der reflektierten Lichtfarben.
3A und 3B illustrieren, wie der rotierende polyedrische Reflektor 7 während seiner Rotation R-, G- und B-Lichtstrahlen reflektiert.
3A und 3B zeigen, wie der in 1, 2A und 2B gezeigte rotierende polyedrische Reflektor 7 Licht auf einer seiner reflektierenden Oberflächen reflektiert. 3B zeigt den rotierenden polyedrischen Reflektor 7, der aus seiner vorherigen in 3A gezeigten Position in die durch den Pfeil angezeigte Richtung geschoben oder rotiert wurde. In 3A werden R-, G- und B-Lichtstrahlen, die die reflektierende Oberfläche 7a von der Kollimatorlinse 6b aus erreicht haben, von der Oberfläche 7a reflektiert und in die angezeigte Richtung ausgesendet. Reflektierte R-, G- und B-Lichtstrahlen verschieben sich gemäß der Rotation des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 von einer oberen in eine untere Position. Während der rotierende polyedrische Reflektor 7 um die Mittelachse C rotiert, wird das Positionsverhältnis zwischen der reflektierenden Oberfläche und den einfallenden Lichtstrahlen zu dem in 3B gezeigten, wobei R- und B-Licht weiterhin auf die reflektierende Oberfläche 7a geworfen und von dieser reflektiert werden, aber die Reflexions- (Einfalls-)Ebene für G-Licht ändert sich von der reflektierenden Oberfläche 7a zur reflektierenden Oberfläche 7b. Wie in 3B gezeigt ändert der G-Lichtstrahl seine Position auf dem PBS 8 von der untersten Position zur höchsten Position, wenn sich die reflektierende Oberfläche für G-Lichtstrahlen ändert. Ähnlicherweise kommen B-Lichtstrahlen nach ihrer Reflexion auf der reflektierenden Oberfläche 7b auf die höchste Position, wenn der rotierende polyedrische Reflektor 7 weiter um die Mittelachse C rotiert und sich die Reflexionsebene für B-Lichtstrahlen von der reflektierenden Oberfläche 7a zur reflektierenden Oberfläche 7b ändert.
Wie in 1, 2A, 2B, 3A und 3B demonstriert wird im ersten Ausführungsbeispiel Licht aus einer Lampe (nicht gezeigt) in der Lampeneinheit 1 reflektiert, von der ovalen, parabolischen oder asphärischen reflektierenden Oberfläche des Reflektors 1a konzentriert und zur ersten Linsenanordnung 2 geschickt, wo mehrere zweite Lampenbilder erscheinen; dann bildet die zweite Linsenanordnung 3 die mehreren zweiten Lampenbilder, die dann vom PBS (nicht gezeigt) des Polarisationswandlers 4 in P- und S-polarisiertes Licht geteilt werden, und auf eine Weise polarisiertes Licht, zum Beispiel P-polarisiertes Licht, wird durch die Halbwellenverzögerungsplatte (nicht gezeigt) rotiert, um in S-polarisiertes Licht gewandelt und mit dem bei der Teilung durch das PBS entstehenden S-polarisierten Licht kombiniert und vom Polarisationswandler 4 ausgesendet zu werden. Entgegen dem oben erwähnten Fall kann die Halbwellenverzögerungsplatte im Polarisationswandler 4 das bei der Teilung durch das PBS entstehende S-polarisierte Licht rotieren, um es in P-polarisiertes Licht zu wandeln, sodass P-polarisiertes Licht vom Polarisationswandler 4 ausgesendet wird. Das weiße S-polarisierte Licht aus dem Polarisationswandler 4 erreicht die dichroitischen Spiegel 5a, 5b, 5c für die Farbtrennung. Zuerst reflektiert der dichroitische Spiegel 5a für Rotlichtreflexion die rote Komponente (im Folgenden R-Licht genannt) des einfallenden weißen S-polarisierten Lichts, um es vom Rest des Lichts zu trennen; dann reflektiert der dichroitische Spiegel 5b für Blaulichtreflexion die blaue Komponente (B-Licht) des einfallenden S-polarisierten Lichts, um es von der grünen Komponente zu trennen; und schließlich reflektiert der dichroitische Spiegel 5c für Grünlichtreflexion die grüne Komponente (G-Licht). Die R-, G- und B-Lichtstrahlen werden als farbgetrenntes S-polarisiertes Licht von den Kollimatorlinsen 6a und 6b parallel gerichtet und zu einer reflektierenden Oberfläche des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 gesendet.
Im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 werden die R-, G- und B-Lichtstrahlen, während dieser rotiert, von den acht reflektierenden Oberflächen 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h der Reihe nach auf seiner Innenseite reflektiert und dann zum PBS 8 gesendet, wo die R-, G- und B-Lichtstrahlen als S-polarisiertes Licht vom Analysefilm 8a reflektiert und auf das reflexionsartige Anzeigegerät 9 geworfen werden. Das reflexionsartige Anzeigegerät 9, das von der Betriebsschaltung gemäß einem Bildsignal betrieben wird, moduliert die eintreffenden R-, G- und B-Lichtstrahlen gemäß dem Bildsignal und sendet das S-polarisierte Licht als reflektiertes Licht von P-polarisiertem Licht wieder zum PBS 8. Im PBS 8 werden die Menge des zum Projektor 10 ausgesendeten Lichts und die Menge des zur Lampenseite ausgesendeten Lichts entsprechend der Beziehung zwischen dem Polarisationszustand von einfallendem P-polarisiertem Licht und der Polarisationsachse des PBS 8 für Durchlass und Reflexion bestimmt. Auf diese Weise wird gemäß dem externen Eingabebildsignal ein Bild projiziert. Wenn das Anzeigegerät 9 eine Anzeige in schwarz macht, ist der Polarisationszustand des austretenden Lichts fast derselbe wie der des eintretenden Lichts, und das austretende Licht wird entlang des Weges des eintretenden Lichts zurück zur Lampenseite geführt. Das aus dem PBS 8 kommende Licht tritt in den Projektor 10 ein. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass R-, G- und B-Lichtstrahlen aus dem PBS 8 alle P-polarisiertes Licht sind. Das P-polarisierte Licht, das in den Projektor 10 eingetreten ist, wird auf einen Bildschirm usw. in vergrößerter Form projiziert, um ein Bild gemäß dem oben erwähnten Bildsignal zu projizieren.
Gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel setzt sich die Vorrichtung hauptsächlich aus einem rotierenden polyedrischen Reflektor und einem Anzeigegerät zusammen, sodass eine einfache, kompakte, wenig kostende optische Einheit oder Bildanzeigevorrichtung realisiert werden kann. Da reflektierte Lichtstrahlen verschiedener Farben einander nicht überschneiden, wenn R-, G- und B-Lichtstrahlen auf derselben reflektierenden Oberfläche im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 reflektiert werden, überlappen Lichtstellen verschiedener Farben einander nicht auf dem Anzeigegerät 9, was Lichtverschwendung ausschließt. Wenn der von benachbarten reflektierenden Oberflächen gebildete Winkel größer als 180° ist, überschneiden R-, G-, B-Lichtstrahlen einander notwendigerweise nach der Reflexion auf derselben reflektierenden Oberfläche, damit R-, G-, B-Lichtstrahlen im selben Bereich scrollen, und die R-, G- und B-Lichtstellen kommen einander nahe auf derselben Oberfläche, sodass R-, G-, B-Lichtstrahlen einander nach der Reflexion schneiden. Es ist gut möglich, dass R-, G-, B-Lichtstrahlen einander überlappen, wenn R-, G- und B-Lichtstellen einander auf derselben Oberfläche nahe kommen. Solch ein Überlappungsabschnitt weist eine schwarze Lichtstelle auf der Bildanzeige auf, und eine schwarze Lichtstelle trägt nichts zum Anzeigen des Bildes bei, und da es nichts zum Bild beiträgt, ist das Licht bei solch einer Überlappung im Wesentlichen verschwendet. Wenn auf der anderen Seite alle von benachbarten reflektierenden Oberflächen oder von Tangenten benachbarter reflektierender Oberflächen gebildeten Winkel kleiner als 180° auf der Lichteintritts-/Lichtaustrittsseite sind, ist es nicht notwendig, dass R-, G-, B-Lichtstrahlen einander nach der Reflexion auf derselben reflektierenden Oberfläche überschneiden, damit R-, G-, B-Lichtstrahlen im selben Bereich scrollen, sodass Lichtstellen verschiedener Farben einander auf dem Anzeigegerät 9 nicht überlappen, was Lichtverschwendung ausschließt. Deshalb braucht die Blendenzahl des optischen Systems nicht klein zu sein und die Bildschirmhelligkeit kann daher erhöht werden. In diesem Sinne kann die optische Einheit oder Vorrichtung auch kompakt sein. Auch die Justierung der R-, G- und B-Lichtprojektionsstellen auf dem Anzeigegerät 9 ist nicht länger erforderlich.
4 und 5 sind erklärende Zeichnungen für ein zweites Ausführungsbeispiel; 4 zeigt die beispielhafte Struktur einer projektionsartigen Bildanzeigevorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und 5 zeigt die beispielhafte Struktur eines rotierenden polyedrischen Reflektors in der in 4 gezeigten Vorrichtung.
Im zweiten Ausführungsbeispiel werden R-, G- und B-Lichtstrahlen als Ergebnis einer Farbauftrennung von einem rotierenden polyedrischen Reflektor zweifach reflektiert und auf ein Anzeigegerät projiziert.
Unter Bezug auf 4 stellt Nummer 7' einen rotierenden polyedrischen Reflektor mit C' als Mittelachse dar, und 11 stellt eine zylindrische Linse dar. Die anderen Komponenten sind dieselben wie die im obigen ersten Ausführungsbeispiel.
Der rotierende polyedrische Reflektor 7' weist einen Ring reflektierender Oberflächen auf seiner Innenseite um die Mittelachse C' herum (der Mittelachse C' zugewandt) als primäre reflektierende Oberflächen und eine reflektierende Oberfläche auf einer zur Mittelachse C' senkrechten Ebene als eine sekundäre reflektierende Oberfläche auf. Die primären reflektierenden Oberflächen sind symmetrisch bezüglich der Mittelachse C' und nahezu parallel zur Mittelachse C' in der Längsrichtung der Achse, wobei der von benachbarten reflektierenden Oberflächen gebildete Winkel oder der von Tangenten benachbarter reflektierender Oberflächen gebildete Winkel kleiner als 180° auf der Lichteingangs-/Lichtaustrittsseite ist. Der rotierende polyedrische Reflektor 7' wird vom Motor 25 angetrieben, um um die Mittelachse C' herum mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit zu rotieren; während der rotierende polyedrische Reflektor 7' rotiert, werden R-, G- und B-Lichtstrahlen aus den Kollimatorlinsen 6a, 6b zunächst von den primären reflektierenden Oberflächen und dann von der sekundären reflektierenden Oberfläche reflektiert und zum PBS 8 ausgesendet. Die R-, G- und B-Lichtstrahlen aus dem PBS 8 werden auf das reflexionsartige Anzeigegerät 9 geworfen. Während der rotierende polyedrische Reflektor 7' rotiert und seine Reflexionsebene von einer reflektierenden Oberfläche zur nächsten wechselt, scrollen die auf das Anzeigegerät 9 geworfenen R-, G- und B-Lichtstrahlen auf dem Gerät 9 in einer vorgeschriebenen Richtung. Das die obigen verschiedenen Komponenten von der Lampeneinheit 1 bis zum Projektor 10 enthaltende optische System bildet eine optische Einheit in einer Bildanzeigevorrichtung, wobei der von der ersten Linsenanordnung 2 zum PBS 8 reichende Abschnitt des optischen Systems als ein optisches Beleuchtungssystem für das Anzeigegerät 9 dient.
5 zeigt die beispielhafte Struktur des in 4 gezeigten rotierenden polyedrischen Reflektors 7'. Dieser rotierende polyedrische Reflektor 7' weist einen Ring von acht reflektierenden Oberflächen 7'a, 7'b, 7'c, 7'd, 7'e, 7'f, 7'g, 7'h um die Mittelachse C' auf seiner Innenseite als primäre reflektierende Oberflächen und eine sekundäre reflektierende Oberfläche 7'i auf einer zur Mittelachse C' senkrechten Ebene auf. Die acht primären reflektierenden Oberflächen schließen aneinander wie in einem Ring an und bilden ein gleichseitiges Achteck. Der von benachbarten primären reflektierenden Oberflächen gebildete Winkel (d. h. der durch 7'a und 7'b, 7'b und 7'c, 7'c und 7'd, 7'd und 7'e, 7'e und 7'f, 7'f und 7'g, und 7'g und 7'h gebildete Winkel) beträgt näherungsweise 135°. Die sekundäre reflektierende Oberfläche 7'i ist eine einzelne reflektierende Oberfläche. Von den dichroitischen Spiegeln 5a, 5b, 5c reflektierte R-, G- und B-Lichtstrahlen werden von den Kollimatorlinsen 6a und 6b gleichgerichtet und von den primären reflektierenden Oberflächen auf der Innenseite des rotierenden polyedrischen Reflektors 7' und der sekundären reflektierenden Oberfläche reflektiert. 5 zeigt ebenfalls, wie Farblichtstrahlen von der primären reflektierenden Oberfläche 7'a und der sekundären reflektierenden Oberfläche 7'i reflek tiert werden. Während der rotierende polyedrische Reflektor 7' rotiert, wechselt die Reflexionsebene (einfallendes Licht reflektierende Oberfläche) der Reihe nach mit der Zeit (7'a-7'b-7'c-7'd-7'e-7'f-7'g-7'h) und Lichteinfalls-/Lichtaustrittspunkte und -Winkel auf jeder der reflektierenden Oberflächen ändern sich entsprechend. Da die sekundäre reflektierende Oberfläche 7'i eine einzelne zur Mittelachse C' senkrechte Oberfläche ist, gibt es weder einen Wechsel in der Reflexionsebene noch eine Variation im Einfalls-/Reflexionswinkel während der Rotation des Reflektors, auch wenn sich der Eintritts-/Reflexionspunkt ändert. Während die Reflexionsebene (primäre reflektierende Oberflächen) wechselt und sich der Einfalls-/Reflexionspunkt und -winkel auf jeder reflektierenden Oberfläche ändert, ändert sich die Richtung des zum PBS 8 gesendeten Lichts mit der Zeit. Betrachtet man die acht primären reflektierenden Oberflächen 7'a, 7'b, 7'c, 7'd, 7'e, 7'f, 7'g, 7'h, ist der durch benachbarte reflektierende Oberflächen gebildete Winkel kleiner als 180°, sodass reflektierte Lichtstrahlen verschiedener Farben einander nicht überschneiden, wenn R-, G- und B-Lichtstrahlen auf derselben reflektierenden Oberfläche reflektiert werden. Jeweils die acht primären reflektierenden Oberflächen 7'a, 7'b, 7'c, 7'd, 7'e, 7'f, 7'g, 7'h oder die sekundäre reflektierende Oberfläche 7'i oder alle können ultraviolette Strahlen und ferne Infrarotstrahlen durchlassen. Die oben erwähnten Einrichtungen verbessern die Reinheit der reflektierten Lichtfarben.
Im zweiten Ausführungsbeispiel, wie es in 4 und 5 demonstriert wird, wird wie im ersten Ausführungsbeispiel Licht aus einer Lampe (nicht gezeigt) in der Lampeneinheit 1 reflektiert und durch die ovale, parabolische oder asphärische reflektierende Oberfläche des Reflektors 1a konzentriert und zur ersten Linsenanordnung 2 gesendet, wo mehrere zweite Lampenbilder erscheinen; dann bildet die zweite Linsenanordnung 3 die mehreren zweiten Lampenbilder, die vom PBS des Polarisati onswandlers 4 in P- und S-polarisiertes Licht aufgeteilt werden, und auf eine Weise polarisiertes Licht, zum Beispiel P-polarisiertes Licht, wird von einer Halbwellenverzögerungsplatte rotiert, um in S-polarisiertes Licht gewandelt und mit dem aus der Aufteilung durch den PBS entstehenden S-polarisierten Licht kombiniert und vom Polarisationswandler 4 ausgesendet zu werden. Das weiße S-polarisierte Licht aus dem Polarisationswandler 4 tritt in die zylindrische Linse 11 ein, wo der Strahl in der Richtung verengt wird, in der die Krümmung ausgebildet ist (waagerechte Richtung im Fall von 4). Das weiße S-polarisierte Licht aus der zylindrischen Linse 11 erreicht die dichroitischen Spiegel 5a, 5b, 5c für die Farbauftrennung. Zuerst reflektiert der dichroitische Spiegel 5a für Rotlichtreflexion die R-Komponente des einfallenden weißen S-polarisierten Lichts, um es vom Restlicht zu trennen; dann reflektiert der dichroitische Spiegel 5b für Blaulichtreflexion die B-Komponente des einfallenden S-polarisierten Lichts, um es von der G-Komponente zu trennen; und schließlich reflektiert der dichroitische Spiegel 5c für Grünlichtreflexion die G-Komponente. Die R-, G- und B-Lichtstrahlen werden als farblich getrenntes S-polarisiertes Licht von den Kollimatorlinsen 6a und 6b parallel gerichtet und zum rotierenden polyedrischen Reflektor 7' gesendet.
Im rotierenden polyedrischen Reflektor 7' werden die R-, G- und B-Lichtstrahlen, während dieser rotiert, der Reihe nach von den acht primären reflektierenden Oberflächen 7'a, 7'b, 7'c, 7'd, 7'e, 7'f, 7'g, 7'h auf seiner Innenseite und von der sekundären reflektierenden Oberfläche 7'i reflektiert, dann zum PS 8 gesendet, wo die R-, G- und B-Lichtstrahlen als S-polarisiertes Licht vom Analysefilm 8a reflektiert und auf das reflexionsartige Anzeigegerät 9 geworfen werden. Das reflexionsartige Anzeigegerät 9, das von der Betriebsschaltung gemäß einem Bildsignal betrieben wird, moduliert die eintreffenden R-, G- und B-Lichtstrahlen gemäß dem Bildsignal und sendet das S-polarisierte Licht als reflektiertes Licht von P-polarisiertem Licht wieder zum PBS 8. Das vom PBS 8 kommende P-polarisierte Licht tritt in den Projektor 10 ein. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass R-, G- und B-Lichtstrahlen vom PBS 8 alle P-polarisiertes Licht sind. Das P-polarisierte Licht, das in den Projektor 10 eingetreten ist, wird auf einen Bildschirm usw. in vergrößerter Form projiziert, um ein Bild entsprechend dem oben beschriebenen Bildsignal zu projizieren.
Gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel setzt sich die Vorrichtung wie im ersten Ausführungsbeispiel hauptsächlich aus einem rotierenden polyedrischen Reflektor 7' und einem Anzeigegerät zusammen, sodass eine einfache, kompakte, wenig kostende optische Einheit oder Bildanzeigevorrichtung realisiert werden kann. Da reflektierte Lichtstrahlen verschiedener Farben einander nicht überschneiden, wenn R-, G- und B-Lichtstrahlen auf derselben reflektierenden Oberfläche im rotierenden polyedrischen Reflektor 7' reflektiert werden, überlappen Lichtstellen verschiedener Farben einander auf dem Anzeigegerät 9 nicht, wodurch Lichtverschwendung ausgeschlossen wird. Deshalb braucht die Blendenzahl des optischen Systems nicht klein zu sein und die Bildschirmhelligkeit kann daher erhöht werden. In diesem Sinne kann die optische Einheit oder Vorrichtung auch kompakt sein. Insbesondere benutzt der rotierende polyedrische Reflektor 7' seine primären reflektierenden Oberflächen und seine sekundäre, um Licht zu reflektieren, sodass er kompakter sein kann, und die Richtung der Aussendung von R-, G- und B-Lichtstrahlen von der sekundären reflektierenden Oberfläche kann durch Verändern des Winkels der sekundären reflektierenden Oberfläche gegen die primären reflektierenden Oberflächen oder durch eine ähnliche Methode verändert werden, was die Designbandbreite erhöht. Die Justierung der R-, G- und B-Lichtprojektionsstellen auf dem Anzeigegerät 9 ist ebenfalls nicht länger erforderlich.
6 zeigt die beispielhafte Struktur einer projektionsartigen Bildanzeigevorrichtung als ein drittes Ausführungsbeispiel.
Dieses Ausführungsbeispiel benutzt drei kleine dichroitische Spiegel für Farbauftrennung, die parallel zueinander sind.
In 6 stellt Nummer 1 eine Lampe und 1a einen Reflektor mit einer ovalen, parabolischen oder asphärischen reflektierenden Oberfläche dar, die Licht aus der Lampe in einer vorgegebenen Richtung reflektiert; 1b stellt eine Lichtquelle wie eine Lampe dar. Nummer 2 stellt eine erste Linsenanordnung dar, die aus mehreren Mikrosammellinsen besteht, und 3 stellt eine zweite Linsenanordnung dar, die aus mehreren Mikrosammellinsen besteht und ein Bild von jeder Linse der ersten Linsenanordnung macht. Nummer 4 bezeichnet einen Polarisationswandler, der aus einem polarisierenden Strahlenteiler (PBS) und einer Halbwellenverzögerungsplatte besteht und Licht aus der Lampeneinheit 1 in P- und S-polarisiertes Licht teilt und das auf eine Weise polarisierte Licht rotiert, um es mit dem auf die andere Weise polarisiertem Licht identisch zu machen. Symbole 5a1, 5b1 und 5c1 stellen dichroitische Spiegel dar, die das polarisierte Licht durch Reflexion und Durchlassen farblich trennen und werden gemeinsam als Farbtrenneinrichtung bezeichnet. 5a1 ist ein dichroitischer Spiegel für Rotlichtreflexion, der rotes Licht reflektiert und blaues und grünes Licht durchlässt, 5b1 ist ein dichroitischer Spiegel für Blaulichtreflexion, der blaues Licht reflektiert und grünes Licht durchlässt, und 5c1 ist ein dichroitischer Spiegel für Grünlichtreflexion, der grünes Licht reflektiert. Die dichroitischen Filme der dichroitischen Spiegel 5a1, 5b1 und 5c1 sind parallel zueinander und in einer Weise angeordnet, dass Licht sie bei näherungsweise 45° erreicht und verlässt. Symbole 6a und 6b stellen Kollimatorlinsen dar, die von den dichroitischen Spiegeln 5a1, 5b1, 5c1 kommende R-, G- und B-Lichtstrahlen parallel richten. Nummer 7 stellt einen rotie renden polyedrischen Reflektor dar, der dieselbe Struktur wie im ersten Ausführungsbeispiel (1 und 2A und 2B) oder im zweiten Ausführungsbeispiel (4 und 5) hat und mit mehreren reflektierenden Oberflächen (ein Ring reflektierender Oberflächen 7x) auf seiner Innenseite zur Reflexion von R-, G- und B-Licht um die Mittelachse rotiert. Symbole 6c und 6d bezeichnen Kollimatorlinsen, die vom rotierenden polyedrischen Reflektor 7 kommende Lichtstrahlen parallel richten. Nummer 8 stellt einen polarisierenden Strahlenteiler (PBS) dar; 8a einen im PBS 8 eingebauten Analysefilm 8a, der P- oder S-polarisiertes Licht reflektiert und das jeweils andere durchlässt. Nummer 9 bezeichnet ein reflexionsartiges Anzeigegerät (z. B. ein reflexionsartiges Flüssigkristallfeld), das R-, G- und B-Lichtstrahlen gemäß einem Bildsignal moduliert, um ein Bild zu bilden. Nummer 10 stellt einen Projektor dar, der vom PBS 8 ausgesendete Lichtstrahlen auf einen Bildschirm in vergrößerter Form projiziert. Symbole 11a und llb stellen jeweils eine Kollimator- und eine Sammellinse dar, die Lichtstrahlen von der zweiten Linsenanordnung 3 auf das Anzeigegerät 9 fokussieren. Symbole 13a und 13b stellen polarisierende Platten dar, die (S- oder P-) polarisiertes Licht durchlassen. Nummer 14 bezeichnet eine Viertelwellenverzögerungsplatte, die reflektiertes Licht am Lichtschild des Anzeigegeräts 9 in P-polarisiertes Licht wandelt, um zu verhindern, dass Streulicht mit dem auf dem Bildgerät 9 gebildeten Bildlicht vermischt wird. Nummer 20 stellt eine Stromversorgungsschaltung dar; 21 stellt eine Signalverarbeitungsschaltung dar, die von außen kommende Bildsignale verarbeitet; und 22 stellt eine Betriebsschaltung dar, die das Anzeigegerät 9 gemäß Signalen von der Signalverarbeitungsschaltung 21 betreibt. Nummer 25 stellt einen Motor dar, der den rotierenden polyedrischen Reflektor 7 dreht. Nummer 100 stellt eine Bildanzeigevorrichtung dar.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel rotiert der rotierende polyedrische Reflektor 7, angetrieben vom Motor, mit einer vor geschriebenen Geschwindigkeit um die Mittelachse, und die mehreren reflektierenden Oberflächen des Reflektors 7 reflektieren von den Kollimatorlinsen 6a und 6b kommende R-, G- und B-Lichtstrahlen, während sie um die Mittelachse rotieren. Die reflektierten R-, G- und B-Lichtstrahlen gehen durch die Kollimatorlinsen 6c und 6d, die Polarisationsplatte 13a, den PBS 8 und die Viertelwellenverzögerungsplatte 14 hindurch, um auf das Anzeigegerät 9 geworfen zu werden. Während der rotierende polyedrische Reflektor 7 rotiert und seine Reflexionsebene der Reihe nach von einer reflektierenden Oberfläche zur nächsten wechselt, scrollen die auf das Anzeigegerät 9 geworfenen R-, G- und B-Lichtstrahlen auf dem Gerät 9 in einer vorgeschriebenen Richtung. Das die obigen verschiedenen Komponenten von der Lampeneinheit 1 bis zum Projektor 10 enthaltende optische System bildet eine optische Einheit in einer Bildanzeigevorrichtung, wobei der Abschnitt des optischen Systems der vom Polarisationswandler 4 zur Viertelwellenverzögerungsplatte 14 reicht, als ein optisches Beleuchtungssystem für das reflexionsartige Anzeigegerät 9 dient.
Beim dritten Ausführungsbeispiel wird Licht (weiß) aus der Lampe 1b in der Lampeneinheit 1 vom Reflektor 1a reflektiert und konzentriert und zum Polarisationswandler 14 gesendet. Im Polarisationswandler 4 wird das weiße Licht vom PBS (nicht gezeigt) in P- und S-polarisiertes Licht geteilt. Das P-polarisierte Licht wird von der Halbwellenverzögerungsplatte (nicht gezeigt) rotiert, um in S-polarisiertes Licht gewandelt und mit dem bei der Teilung durch den PBS entstehenden S-polarisierten Licht kombiniert und vom Polarisationswandler 4 ausgesendet zu werden. Im Gegensatz zum oben erwähnten Fall kann die Halbwellenverzögerungsplatte im Polarisationswandler 4 das S-polarisierte Licht in P-polarisiertes Licht wandeln, sodass P-polarisiertes Licht vom Polarisationswandler 4 ausgesendet wird. Das weiße S-polarisierte Licht vom Polarisationswandler 4 wird zur ersten Linsenanordnung 2 gesendet, wo mehrere zwei te Lampenbilder erscheinen; dann werden die mehreren zweiten Lampenbilder von der zweiten Linsenanordnung 3 gebildet und das Licht der gebildeten Bilder erreicht die dichroitischen Spiegel 5a1, 5b1, 5c1 durch eine Kollimatorlinse 11a und eine Sammellinse 11b zur Farbauftrennung. Zuerst spiegelt der dichroitische Spiegel 5a1 für Rotlichtreflexion die R-(Rot-)Komponente des einfallenden weißen S-polarisierten Lichts, um es vom Restlicht zu trennen; dann reflektiert der dichroitische Spiegel 5b1 für Blaulichtreflexion die B-(Blau-)Komponente des einfallenden S-polarisierten Lichts, um es von der G-(Grün-)Komponente zu trennen; und schließlich reflektiert der dichroitische Spiegel 5c1 für Grünlichtreflexion die G-(Grün-) Komponente. Die R-, G- und B-Lichtstrahlen werden als farblich getrenntes S-polarisiertes Licht von den Kollimatorlinsen 6a und 6b gleichgerichtet und zu einer reflektierenden Oberfläche des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 gesendet.
Im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 werden die R-, G- und B-Lichtstrahlen, während dieser rotiert, von den reflektierenden Oberflächen auf seiner Innenseite reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen gehen durch die Kollimatorlinsen 6c und 6d und die Polarisationsplatte 13a hindurch und treten in den PBS 8 ein, wo die R-, G- und B-Lichtstrahlen als S-polarisiertes Licht vom Analysefilm 8a reflektiert und durch die Viertelwellenverzögerungsplatte 14 auf das reflexionsartige Anzeigegerät 9 geworfen werden. Das reflexionsartige Anzeigegerät 9, das von der Betriebsschaltung gemäß einem Bildsignal betrieben wird, moduliert die eintreffenden R-, G- und B-Lichtstrahlen entsprechend dem Bildsignal, um das S-polarisierte Licht in P-polarisiertes Licht zu wandeln und es als reflektiertes Licht auszusenden. Das ausgesendete Licht geht durch die Viertelwellenverzögerungsplatte 14 hindurch und tritt wieder in den PBS 8 ein. Im PBS 8 werden die Menge des zur Projektionslinse 10 ausgesendeten Lichts und die Menge des zur Lampenseite ausgesendeten Lichts entsprechend dem Verhältnis zwischen dem Polarisationszustand des einfallenden P-polarisierten Lichts und der Polarisationsachse des PBS 8 für Durchlassen und Reflexion bestimmt. Das vom PBS 8 ausgesendete P-polarisierte Licht tritt durch die Polarisationsplatte 13b als kombiniertes Licht in den Projektor 10 ein. Das P-polarisierte Licht, das in den Projektor 10 eingetreten ist, wird auf einen Bildschirm usw. in vergrößerter Form projiziert, um ein Bild gemäß dem oben genannten Bildsignal zu projizieren.
Gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel setzt sich die Vorrichtung, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, hauptsächlich aus einem rotierenden polyedrischen Reflektor 7 und einem Anzeigegerät 9 zusammen, sodass eine einfache, kompakte, wenig kostende optische Einheit oder Bildanzeigevorrichtung realisiert werden kann. Da reflektierte R-, G- und B-Lichtstrahlen einander nicht überschneiden, wenn R-, G- und B-Lichtstrahlen auf derselben reflektierenden Oberfläche im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 reflektiert werden, überlappen R-, G- und B-Lichtstellen einander auf dem Anzeigegerät 9 nicht, was Lichtverschwendung ausschließt. Deshalb braucht die Blendenzahl des optischen Systems nicht klein zu sein, und daher kann die Bildschirmhelligkeit erhöht werden. In diesem Sinne kann die optische Einheit oder Vorrichtung auch kompakt sein. Darüber hinaus schließt die Zusammensetzung, bei der die dichroitischen Spiegel 5a1, 5b1, 5c1 als Farbtrenneinrichtung klein sind und dichroitische Filme, die parallel zueinander sind, benutzen und Licht mit näherungsweise 45° auf diesen eintrifft und diese verlässt, Lichtverschwendung aus und ermöglicht eine Erhöhung der Wirksamkeit der Farbauftrennung, womit sich eine Verbesserung in Kontrast und Farbreinheit ergibt. Ferner ist es einfacher, das optische System zu entwerfen, da die dichroitischen Filme parallel zueinander sind. Die Justierung der R-, G- und B-Lichtprojektionsstellen auf dem Anzeigegerät 9 ist ebenfalls nicht länger erforderlich.
7 und 8A bis 8D sind erklärende Zeichnungen für ein viertes Ausführungsbeispiel. 7 zeigt die beispielhafte Struktur einer projektionsartigen Bildanzeigevorrichtung als viertes Ausführungsbeispiel. 8A und 8B illustrieren Linsenanordnungen im vierten Ausführungsbeispiel; 8C erklärt, wie die Linsenanordnungen funktionieren; und 8D illustriert Linsenbilder, wie sie auf einer reflektierenden Oberfläche des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 reflektiert werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht jede Linsenanordnung aus mehreren Sammellinsen, die in einem horizontal und vertikal versetzten Muster angeordnet sind und, wie beim dritten Ausführungsbeispiel, sind kleine dichroitische Spiegel für die Farbauftrennung parallel zueinander.
In 7 stellt Nummer 1 eine Lampeneinheit dar; 1a einen Reflektor und 1b eine Lichtquelle oder Lampe. Ein Symbol 2' stellt eine erste Linsenanordnung mit einer rechteckigen Gesamtform (längere Seite vertikal) dar, die aus mehreren rechteckigen Mikrosammellinsen 21 besteht, die in einem sowohl horizontal als auch vertikal versetztem Muster (längere Seiten vertikal) angeordnet sind; und 3' stellt eine zweite Linsenanordnung mit einer rechteckigen Gesamtform (längere Seite vertikal) dar, die aus mehreren Mikrosammellinsen 31 besteht, die in einem sowohl horizontal als auch vertikal versetztem Muster angeordnet sind, und die ein Bild von jeder Linse der ersten Linsenanordnung bildet. Nummer 4 stellt einen Polarisationswandler dar, der aus einem PBS und einer Halbwellenverzögerungsplatte besteht und Licht aus der Lampeneinheit 1 in P- und S-polarisiertes Licht teilt und das auf eine Weise polarisierte Licht rotiert, um es mit dem auf die andere Weise polarisiertem Licht identisch zu machen; und 5a1, 5b1 und 5c1 stellen dichroitische Spiegel dar, die das polarisierte Licht durch Reflexion und Durchlassen farblich trennen, wobei 5a1 ein dichroitischer Spiegel für Rotlichtreflexion ist, der ro tes Licht reflektiert und blaues und grünes Licht durchlässt, 5b1 ein dichroitischer Spiegel für Blaulichtreflexion ist, der blaues Licht reflektiert und grünes Licht durchlässt, und 5c1 ein dichroitischer Spiegel für Grünlichtreflexion ist, der grünes Licht reflektiert. Die dichroitischen Filme der dichroitischen Spiegel 5a1, 5b1 und 5c1 sind parallel zueinander und in einer Weise angeordnet, dass Licht mit näherungsweise 45° auf ihnen eintrifft und sie verlässt. Nummer 7 stellt einen rotierenden polyedrischen Reflektor dar, der dieselbe Struktur wie beim ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel (4 und 5) aufweist und mit mehreren reflektierenden Oberflächen auf seiner Innenseite um die Mittelachse rotiert, um R-, G- und B-Licht zu reflektieren. Symbole 6e und 6f bezeichnen Kollimatorlinsen, die Lichtstrahlen vom rotierenden polyedrischen Reflektor 7 parallel richten. Nummer 8 stellt einen polarisierenden Strahlenteiler (PBS) dar und 8a stellt einen im PBS 8 eingebauten Analysefilm dar, der P- oder Spolarisiertes Licht reflektiert und das jeweils andere durchlässt. Nummer 9 bezeichnet ein reflexionsartiges Anzeigegerät (z. B. ein reflexionsartiges Flüssigkristallfeld), das R-, G- und B-Lichtstrahlen gemäß einem Bildsignal moduliert, um ein Bild zu bilden. Nummer 10 stellt einen Projektor dar, der vom PBS 8 ausgesendete Lichtstrahlen in vergrößerter Form auf einen Bildschirm projiziert. Symbole 11a und 11b stellen jeweils eine Kollimator- und eine Sammellinse dar, die Lichtstrahlen von der zweiten Linsenanordnung 3' auf das Anzeigegerät 9 fokussieren. Nummer 20 bezeichnet eine Stromversorgungsschaltung; 21 stellt eine Signalverarbeitungsschaltung dar, die von außen kommende Bildsignale verarbeitet; und 22 stellt eine Betriebsschaltung dar, die das Anzeigegerät 9 entsprechend Signalen von der Signalverarbeitungseinheit 21 betreibt. Nummer 25 stellt einen Motor dar, der den rotierenden polyedrischen Reflektor 7 dreht. Nummer 100 stellt eine Bildanzeigevorrichtung dar.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel rotiert der rotierende polyedrische Reflektor 7, angetrieben vom Motor 25, mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit um die Mittelachse; und die mehreren reflektierenden Oberflächen des Reflektors 7 reflektieren von den dichroitischen Spiegeln 5a1, 5b1, 5c1 kommende R-, G- und B-Lichtstrahlen der Reihe nach, während sie um die Mittelachse rotieren. Die reflektierten R-, G- und B-Lichtstrahlen gehen durch die Kollimatorlinsen 6e und 6f und den PBS 8 hindurch, um auf das reflexionsartige Anzeigegerät 9 geworfen zu werden. Während der rotierende polyedrische Reflektor 7 rotiert und seine Reflexionsebene der Reihe nach von einer reflektierenden Oberfläche zur nächsten wechselt, scrollen die auf das Anzeigegerät 9 geworfenen R-, G- und B-Lichtstrahlen auf dem Gerät 9 in einer vorgeschriebenen Richtung. Das die verschiedenen obigen Komponenten von der Lampeneinheit 1 bis zum Projektor 10 enthaltende optische System bildet eine optische Einheit in einer Bildanzeigevorrichtung, wobei der Abschnitt des optischen Systems, der vom Polarisationswandler zum PBS 8 reicht, als ein optisches Beleuchtungssystem für das reflexionsartige Anzeigegerät 9 dient.
8A und 8B illustrieren jeweils die erste und die zweite Linsenanordnung 2', 3', wie in 7 gezeigt; 8C erklärt, wie die erste und die zweite Linsenanordnung 2', 3' funktionieren; und 8D illustriert die Linsenbilder der zweiten Linsenanordnung 3', wie sie auf einer reflektierenden Oberfläche des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 reflektiert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die erste Linsenanordnung 2' mehrere rechteckige Sammellinsen, die in einem horizontal versetzten Muster mit ihren längeren Seiten in der Vertikalen in einer Weise angeordnet sind, dass die Gesamtlinsenanordnung ein Rechteck mit seinen längeren Seiten in der Vertikalen ist (8A); und die zweite Linsenanordnung 3' hat mehrere rechteckige Sammellinsen, die in einem vertikal versetzten Muster mit ihren längeren Seiten in der Horizonta len in einer Weise angeordnet sind, dass die Gesamtlinsenanordnung wie die erste Linsenanordnung ein Rechteck mit seinen längeren Seiten in der Vertikalen ist (8B). Hier erscheinen mehrere Lampenbilder auf der ersten Linsenanordnung 2'; dann bildet die zweite Linsenanordnung 3' die mehreren zweiten Lampenbilder auf den dichroitischen Spiegeln 5a1, 5b1, 5c1 und in der Nachbarschaft der reflektierenden Oberflächen auf dem rotierenden polyedrischen Reflektor 7 (8C). Da die Sammellinsen in den Linsenanordnungen 2' oder 3' in einem horizontal bzw. vertikal versetzten Muster mit ihren längeren Seiten in der Vertikalen bzw. Horizontalen wie oben beschrieben angeordnet sind, steigt das Verhältnis des offenen Bereichs der Linsenanordnungen und R-, G- und B-Lichtstellen, die dieselbe rechteckige Form wie die erste Linsenanordnung 2' haben, erscheinen auf einer reflektierenden Oberfläche des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 ohne Farbüberlappungen (8D). Das erhöhte Verhältnis des offenen Bereichs der Linsenanordnungen verbessert die Helligkeit der Bilder, und der Ausschluss von Farbstellenüberlappungen verstärkt den Bildkontrast. In 8D zeigt die Illustration zur Linken, wie R-, G- und B-Lichtstellen einander auf einer reflektierenden Oberfläche des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 überlappen, wenn eine herkömmliche Linsenanordnung benutzt wird.
Beim vierten Ausführungsbeispiel wird Licht (weiß) aus der Lampe 1b in der Lampeneinheit 1 vom Reflektor 1a reflektiert und konzentriert und zum Polarisationswandler 4 ausgesendet. Im Polarisationswandler 4 wird das weiße Licht vom PBS (nicht gezeigt) in P- und S-polarisiertes Licht geteilt. Das P-polarisierte Licht wird von der Halbwellenverzögerungsplatte (nicht gezeigt) rotiert, um in S-polarisiertes Licht gewandelt und mit dem bei der Lichtteilung durch den PBS entstehenden S-polarisierten Licht kombiniert und vom Polarisationswandler 4 ausgesendet zu werden. Das weiße S-polarisierte Licht vom Polarisationswandler 4 wird zur ersten Linsenanordnung 2' ausge sendet, wo mehrere zweite Lampenbilder erscheinen; dann werden die mehreren zweiten Lampenbilder von der zweiten Linsenanordnung 3' gebildet, und das Licht der gebildeten Bilder erreicht durch die Kollimatorlinse 11a und die Sammellinse 11b die dichroitischen Spiegel 5a1, 5b1, 5c1 für die Farbauftrennung. Zuerst reflektiert der dichroitische Spiegel 5a1 für Rotlichtreflexion die R-(Rot-)Komponente des einfallenden weißen S-polarisierten Lichts, um es vom Restlicht zu trennen; dann reflektiert der dichroitische Spiegel 5b1 für Blaulichtreflexion die B-(Blau-)Komponente des einfallenden S-polarisierten Lichts, um es von der G-(Grün-)Komponente zu trennen; und schließlich reflektiert der dichroitische Spiegel 5c1 für Grünlichtreflexion die G-(Grün-)Komponente. Die R-, G- und B-Lichtstrahlen werden als farblich getrenntes S-polarisiertes Licht zu einer reflektierenden Oberfläche auf der Innenseite des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 ausgesendet. Im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 werden die R-, G- und B-Lichtstrahlen, während dieser rotiert, der Reihe nach von den reflektierenden Oberflächen auf seiner Innenseite reflektiert. Das reflektierte Licht geht durch die Kollimatorlinsen 6e und 6f hindurch und tritt in den PBS 8 ein, wo die R-, G- und B-Lichtstrahlen vom Analysefilm 8a als S-polarisiertes Licht reflektiert und auf das reflexionsartige Anzeigegerät 9 geworfen werden. Das reflexionsartige Anzeigegerät 9, das von der Betriebsschaltung gemäß einem Bildsignal betrieben wird, moduliert die eintreffenden R-, G- und B-Lichtstrahlen entsprechend dem Bildsignal, um das S-polarisierte Licht in P-polarisiertes Licht zu wandeln und es als reflektiertes Licht auszusenden. Das ausgesendete Licht geht durch die Viertelwellenverzögerungsplatte 14 hindurch und tritt wieder in den PBS 8 ein. Im PBS 8 werden die Menge des zur Projektionslinse 10 ausgesendeten Lichts und die Menge des zur Lampenseite ausgesendeten Lichts entsprechend dem Verhältnis zwischen dem Polarisationszustand des einfallenden P-polarisierten Lichts und der Polarisationsachse des PBS 8 für Durchlassen und Reflexion bestimmt. Das vom PBS 8 ausgesendete P-polarisierte Licht tritt als kombiniertes Licht in den Projektor 10 ein. Das P-polarisierte Licht, das in den Projektor 10 eingetreten ist, wird auf einen Bildschirm usw. in vergrößerter Form projiziert, um ein Bild gemäß dem oben genannten Bildsignal zu projizieren.
Gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel setzt sich die Vorrichtung, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, hauptsächlich aus einem rotierenden polyedrischen Reflektor 7 und einem Anzeigegerät 9 zusammen, sodass eine einfache, kompakte, wenig kostende optische Einheit oder Bildanzeigevorrichtung realisiert werden kann. Da reflektierte R-, G- und B-Lichtstrahlen einander nicht schneiden, wenn R-, G- und B-Lichtstrahlen auf derselben reflektierenden Oberfläche im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 reflektiert werden, überlappen R-, G- und B-Lichtstellen einander auf dem Anzeigegerät 9 nicht, was Lichtverschwendung ausschließt. Deshalb braucht die Blendenzahl des optischen Systems nicht klein zu sein, und daher kann die Bildschirmhelligkeit erhöht werden. In diesem Sinne kann die optische Einheit oder Vorrichtung auch kompakt sein. Darüber hinaus sind, wie beim dritten Ausführungsbeispiel, die dichroitischen Spiegel 5a1, 5b1, 5c1 für die Farbauftrennung klein und benutzen dichroitische Filme, die parallel zueinander sind und Licht mit näherungsweise 45° empfangen und aussenden, sodass Lichtverschwendung ausgeschlossen werden kann, und die Wirksamkeit der Farbauftrennung gesteigert werden kann, womit sich eine Verbesserung in Kontrast und Farbreinheit ergibt. Ferner ist es einfacher, das optische System zu entwerfen, da die dichroitischen Filme parallel zueinander sind. Beim vierten Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis der offenen Fläche der Linse gesteigert, wodurch die Bildschirmhelligkeit verbessert wird. Die Justierung von R-, G- und B-Lichtprojektionsstellen auf dem Anzeigegerät 9 ist ebenfalls nicht länger erforderlich. Die erste Linsenanordnung 2' weist mehrere in ei nem horizontal versetzten Muster angeordnete Sammellinsen (8A) auf und die zweite Linsenanordnung 3' weist mehrere in einem vertikal versetzten Muster angeordnete Sammellinsen auf (8B). Allerdings ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die erste Linsenanordnung 2' mehrere in einem vertikal oder sowohl horizontal als auch vertikal versetzten Muster angeordnete Sammellinsen aufweisen, oder die zweite Linsenanordnung 3' kann mehrere in einem horizontal oder sowohl horizontal als auch vertikal versetzten Muster angeordnete Sammellinsen aufweisen.
9 zeigt die beispielhafte Struktur einer projektionsartigen Bildanzeigevorrichtung als ein fünftes Ausführungsbeispiel.
Dieses Ausführungsbeispiel benutzt dichroitische Prismenspiegel als Farbtrenneinrichtung.
In 9 stellt Nummer 1 eine Lampeneinheit dar; 1a stellt einen Reflektor dar; 1b stellt eine Lichtquelle oder Lampe dar. Nummer 2 stellt eine erste Linsenanordnung dar, und 3 stellt eine zweite Linsenanordnung dar, die ein Bild jeder Linse der ersten Linsenanordnung 2 macht. Nummer 4 bezeichnet einen Polarisationswandler, der aus einem polarisierenden Strahlenteiler (PBS) und einer Halbwellenverzögerungsplatte besteht, und 5a stellt einen dichroitischen Spiegel für die Farbauftrennung als ein aus Glas oder einem ähnlichen Material hergestelltes Prisma dar. Der dichroitische Spiegel 5 besteht aus drei dichroitischen Filmen mit sandwichartig eingefügtem Glas. Die drei dichroitischen Filme sind parallel zueinander, und Licht trifft auf ihnen ein und verlässt sie mit näherungsweise 45°. Ein Symbol 11c zeigt eine Kollimatorlinse, die R-, G- und B-Lichtstrahlen vom dichroitischen Spiegel 5 parallel richtet. Nummer 7 stellt einen rotierenden polyedrischen Reflektor dar, der dieselbe Struktur wie im ersten Ausführungsbeispiel (1 und 2A und 2B) oder im zweiten Ausfüh rungsbeispiel (4 und 5) aufweist und mit mehreren reflektierenden Oberflächen (ein Ring reflektierender Oberflächen 7x) auf seiner Innenseite um die Mittelachse herum rotiert, um R-, G- und B-Licht zu reflektieren. Symbole 6e und 6g stellen Kollimatorlinsen dar, die Lichtstrahlen vom rotierenden polyedrischen Reflektor 7 parallel richten. Symbol 8a stellt einen im PBS eingebauten Analysefilm dar, der P- oder S-polarisiertes Licht reflektiert und das jeweils andere durchlässt. Nummer 9 bezeichnet ein reflexionsartiges Anzeigegerät, das R-, G- und B-Lichtstrahlen gemäß einem Bildsignal moduliert, um ein Bild zu bilden. Nummer 10 bezeichnet einen Projektor. Symbole 11a und 11b stellen jeweils eine Kollimator- und eine Sammellinse dar, die Lichtstrahlen von der zweiten Linsenanordnung 3 auf das Anzeigegerät 9 fokussieren. Nummer 20 stellt eine Stromversorgungsschaltung dar; 21 stellt eine Signalverarbeitungsschaltung dar, die von außen kommende Bildsignale verarbeitet; und 22 stellt eine Betriebsschaltung dar, die das Anzeigegerät 9 entsprechend den Signalen von der Signalverarbeitungsschaltung 21 betreibt. Nummer 25 stellt einen Motor dar, der den rotierenden polyedrischen Reflektor 7 dreht. Nummer 100 stellt eine Bildanzeigevorrichtung dar.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel rotiert der rotierende polyedrische Reflektor 7, angetrieben vom Motor 25, mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit um die Mittelachse, und die mehreren reflektierenden Oberflächen des Reflektors 7 reflektieren der Reihe nach von der Kollimatorlinse 11c kommende R-, G- und B-Lichtstrahlen, während sie um die Mittelachse rotieren. Die reflektierten R-, G- und B-Lichtstrahlen gehen durch die Kollimatorlinsen 6e und 6g und den Analysefilm 8a des PBS 8 hindurch und erreichen das Anzeigegerät 9. Während der rotierende polyedrische Reflektor 7 rotiert und seine Reflexionsebene der Reihe nach von einer reflektierenden Oberfläche zur nächsten wechselt, scrollen die auf das Anzeigegerät 9 geworfenen R-, G- und B-Lichtstrahlen auf dem Gerät 9 in einer vorgeschriebenen Richtung. Das die obigen verschiedenen Komponenten von der Lampeneinheit 1 bis zum Projektor 10 enthaltende optische System bildet eine optische Einheit in einer Bildanzeigevorrichtung, wobei der Abschnitt des optischen Systems, der vom Polarisationswandler 4 zum PBS reicht, als ein optisches Beleuchtungssystem für das reflexionsartige Anzeigegerät 9 dient.
Beim fünften Ausführungsbeispiel wird Licht (weiß) aus der Lampe 1b in der Lampeneinheit 1 durch den Reflektor 1a reflektiert und konzentriert und zum Polarisationswandler 4 ausgesendet. Im Polarisationswandler 4 wird das weiße Licht in P- und S-polarisiertes Licht durch den PBS (nicht gezeigt) geteilt. Das P-polarisierte Licht wird von der Halbwellenverzögerungsplatte (nicht gezeigt) rotiert, um in S-polarisiertes Licht gewandelt und mit dem bei der Lichtdivision durch den PBS entstehenden S-polarisierten Licht kombiniert und zum Polarisationswandler 4 ausgesendet zu werden. Entgegen dem oben erwähnten Fall kann die Halbwellenverzögerungsplatte das S-polarisierte Licht in P-polarisiertes Licht wandeln, sodass P-polarisiertes Licht vom Polarisationswandler 4 ausgesendet wird. Das weiße S-polarisierte Licht vom Polarisationswandler 4 wird zur ersten Linsenanordnung 2 ausgesendet, wo mehrere zweite Lampenbilder erscheinen; dann werden die zweiten Lampenbilder von der zweiten Linsenanordnung 3 gebildet und das Licht der gebildeten Bilder erreicht den dichroitischen Prismenspiegel 5 zur Farbauftrennung durch die Kollimatorlinse 11a und die Sammellinse 11b. Im dichroitischen Spiegel 5 reflektiert zuerst der dichroitische Film für Rotlichtreflexion die R-(Rot-)Komponente des einfallenden weißen S-polarisierten Lichts, um es vom Restlicht zu trennen; dann reflektiert der dichroitische Film für Blaulichtreflexion die B-(Blau-)Komponente des einfallenden S-polarisierten Lichts, um es von der G-(Grün-)Komponente zu trennen; und schließlich reflektiert der dichroitische Film für Grünlichtreflexion die G-(Grün-) Komponente. Die R-, G- und B-Lichtstrahlen werden von der Kollimatorlinse 11c als farblich aufgetrenntes S-polarisiertes Licht parallel gerichtet und zu einer reflektierenden Oberfläche auf der Innenseite des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 ausgesendet. Im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 werden die R-, G- und B-Lichtstrahlen, während dieser rotiert, der Reihe nach von den reflektierenden Oberflächen auf seiner Innenseite reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen gehen durch die Kollimatorlinsen 6e und 6g hindurch und erreichen den Analysefilm 8a des PBS, wo die R-, G- und B-Lichtstrahlen vom Analysefilm 8a als S-polarisiertes Licht reflektiert und auf das reflexionsartige Anzeigegerät 9 geworfen werden. Das reflexionsartige Anzeigegerät 9, das von der Betriebsschaltung gemäß einem Bildsignal betrieben wird, moduliert die eintreffenden R-, G- und B-Lichtstrahlen entsprechend dem Bildsignal, um das S-polarisierte Licht in P-polarisiertes Licht zu wandeln und es als reflektiertes Licht auszusenden. Das ausgesendete Licht geht zurück zum Analysefilm 8a des PBS. Auf dem Analysefilm 8a werden die Menge des zur Projektionslinse 10 ausgesendeten Lichts und die Menge des zur Lampenseite ausgesendeten Lichts entsprechend dem Verhältnis zwischen dem Polarisationszustand des einfallenden P-polarisierten Lichts und der Polarisationsachse des Analysefilms 8a des PBS für Durchlassen und Reflexion bestimmt. Das vom PBS-Analysefilm 8a ausgesendete P-polarisierte Licht tritt als kombiniertes Licht in den Projektor 10 ein, der es auf einen Bildschirm usw. in vergrößerter Form projiziert, um ein Bild entsprechend dem oben genannten Bildsignal zu projizieren.
Gemäß diesem fünften Ausführungsbeispiel setzt sich die Vorrichtung, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, hauptsächlich aus einem rotierenden polyedrischen Reflektor 7 und einem Anzeigegerät 9 zusammen, sodass eine einfache, kompakte, wenig kostende optische Einheit oder Bildanzeigevorrichtung realisiert werden kann. Da reflektierte R-, G- und B-Lichtstrahlen einander nicht überschneiden, wenn R-, G- und B-Lichtstrahlen auf derselben reflektierenden Oberfläche im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 reflektiert werden, überlappen R-, G- und B-Lichtstellen einander auf dem Anzeigegerät 9 nicht, was Lichtverschwendung ausschließt.
Deshalb braucht die Blendenzahl des optischen Systems nicht klein zu sein, und daher kann die Bildschirmhelligkeit erhöht werden. In diesem Sinne kann die optische Einheit oder Vorrichtung kompakter sein. Da der dichroitische Spiegel Glas oder ein ähnliches Material zwischen den dichroitischen Filmen aufweist, kann der Abstand zwischen den dichroitischen Filmen optisch verkürzt werden, auch wenn dieser weit genug gewählt werden muss, um die Vermischung von reflektierten Lichtfarben zu verhindern. Daher können R-, G- und B-Lichtstellen auf den reflektierenden Oberflächen des rotierenden polyedrischen Reflektors klein genug sein, um die Gleichmäßigkeit der Bedingungen für reflektiertes Licht für R-, G- und B-Lichtstrahlen zu gewährleisten. Ferner sind die dichroitischen Filme des dichroitischen Spiegels 5 klein und parallel zueinander und empfangen und senden Licht mit näherungsweise 45° aus, sodass Lichtverschwendung ausgeschlossen werden kann, und die Wirksamkeit der Farbauftrennung erhöht werden kann, womit sich Verbesserungen in Kontrast und Farbreinheit ergeben. Außerdem ist es einfach, den dichroitischen Spiegel herzustellen. Die Justierung von R-, G- und B-Lichtprojektionsstellen auf dem Anzeigegerät 9 ist ebenfalls nicht länger erforderlich.
10 zeigt die beispielhafte Struktur einer projektionsartigen Bildanzeigevorrichtung als ein sechstes Ausführungsbeispiel.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von einer zweiten Linsenanordnung ausgesendetes Licht zu dichroitischen Spiegeln als Farbtrenneinrichtung geführt, ohne durch die Kollimator- oder Sammellinsen zu laufen, um den Lichtweg in der optischen Einheit zu verkürzen.
In 10 stellt Nummer 1 eine Lampeneinheit dar; 1a bezeichnet einen Reflektor, der Licht aus einer Lampe in einer vorgegebenen Richtung reflektiert; und 1b ist eine Lampe. Nummer 2 stellt eine erste Linsenanordnung dar, und 3 stellt eine zweite Linsenanordnung dar, die ein Bild von jeder Linse der ersten Linsenanordnung 2 macht. Nummer 4 bezeichnet einen Polarisationswandler, der Licht von der Lampeneinheit 1 in P- und S-polarisiertes Licht teilt und das auf eine Weise polarisierte Licht rotiert, um es identisch mit dem auf die andere Weise polarisierten Licht zu machen. Symbole 5a, 5b und 5c stellen dichroitische Spiegel dar, die das polarisierte Licht durch Reflexion und Durchlassen farblich auftrennen. Die dichroitischen Spiegel 5a, 5b, 5c sind so angeordnet, dass ihre dichroitischen Filme parallel zueinander sind und Lichtstrahlen auf jedem dieser Filme mit näherungsweise 45° eintreffen und diese verlassen. Symbole 6a und 6b zeigen Kollimatorlinsen, die R-, G- und B-Lichtstrahlen von den dichroitischen Spiegeln 5a, 5b, 5c parallel richten. Nummer 7 stellt einen rotierenden polyedrischen Reflektor dar, der dieselbe Struktur wie im ersten Ausführungsbeispiel (1 und 2A und 2B) oder im zweiten Ausführungsbeispiel (4 und 5) aufweist und mit mehreren reflektierenden Oberflächen (ein Ring von reflektierenden Oberflächen 7x) auf seiner Innenseite um die Mittelachse herum rotiert, um R-, G- und B-Licht zu reflektieren. Symbol 6d stellt eine Kollimatorlinse dar, die Lichtstrahlen vom rotierenden polyedrischen Reflektor 7 parallel richtet. Nummer 8 stellt einen polarisierenden Strahlenteiler (PBS) dar und 8a stellt einen im PBS 8 eingebauten Analysefilm dar, der P- oder S-polarisiertes Licht reflektiert und das jeweils andere durchlässt. Nummer 9 stellt ein reflexionsartiges Anzeigegerät (z. B. ein reflexionsartiges Flüssigkristallfeld) dar, das R-, G- und B-Lichtstrahlen gemäß einem Bildsignal moduliert, um ein Bild zu bilden. Nummer 10 bezeichnet einen Projektor, der Licht vom PBS 8 in vergrößerter Form auf einen Bildschirm projiziert. Symbole 13a und 13b stellen Polarisationsplatten dar, die (S- oder P-) polarisiertes Licht durchlassen. Nummer 14 bezeichnet eine Viertelwellenverzögerungsplatte, die reflektiertes Licht am Lichtschild des Anzeigegeräts 9 in P-polarisiertes Licht wandelt, um zu verhindern, dass Streulicht mit dem auf dem Anzeigegerät 9 gebildeten Bildlicht vermischt wird. Nummer 20 stellt eine Stromversorgungsschaltung dar; 21 stellt eine Signalverarbeitungsschaltung dar, die von außen kommende Bildsignale verarbeitet; und 22 stellt eine Betriebsschaltung dar, die das Anzeigegerät 9 entsprechend den Signalen von der Signalverarbeitungsschaltung 21 betreibt. Nummer 25 stellt einen Motor dar, der den rotierenden polyedrischen Reflektor 7 dreht. Nummer 100 stellt eine Bildanzeigevorrichtung dar.
Wie bei den oben genannten anderen Ausführungsbeispielen rotiert der rotierende polyedrische Reflektor 7, angetrieben vom Motor 25, mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit um die Mittelachse herum, und die mehreren reflektierenden Oberflächen des Reflektors 7 reflektieren der Reihe nach von den Kollimatorlinsen 6a und 6b kommende R-, G- und B-Lichtstrahlen, während sie um die Mittelachse rotieren. Die reflektierten R-, G- und B-Lichtstrahlen gehen durch die Kollimatorlinse 6d, die Polarisationsplatte 13a, den PBS 8 und die Viertelwellenverzögerungsplatte 14 hindurch und erreichen das reflexionsartige Anzeigegerät 9. Während der rotierende polyedrische Reflektor 7 rotiert und seine Reflexionsebene der Reihe nach von einer reflektierenden Oberfläche zur nächsten wechselt, scrollen die auf das Anzeigegerät 9 geworfenen R-, G- und B-Lichtstrahlen auf dem Gerät 9 in einer vorgeschriebenen Richtung. Das die obigen verschiedenen Komponenten von der Lampeneinheit 1 bis zum Projektor 10 enthaltende optische System bildet eine optische Einheit in einer Bildanzeigevorrichtung, wobei der Ab schnitt des optischen Systems, der vom Polarisationswandler 4 bis zur Viertelwellenverzögerungsplatte 14 reicht, als ein optisches Beleuchtungssystem für das reflexionsartige Anzeigegerät 9 dient.
Beim sechsten Ausführungsbeispiel wird das Licht (weiß) aus der Lampe 1b in der Lampeneinheit 1 vom Reflektor 1a reflektiert und konzentriert und zum Polarisationswandler 14 ausgesendet. Im Polarisationswandler 4 wird das weiße Licht vom PBS (nicht gezeigt) in P- und S-polarisiertes Licht geteilt. Das P-polarisierte Licht wird von der Halbwellenverzögerungsplatte (nicht gezeigt) rotiert, um in S-polarisiertes Licht gewandelt und mit dem bei der Lichtteilung durch den PBS entstehenden S-polarisierten Licht kombiniert und zum Polarisationswandler 4 ausgesendet zu werden. Entgegen dem oben erwähnten Fall kann die Halbwellenverzögerungsplatte das S-polarisierte Licht in P-polarisiertes Licht wandeln, sodass P-polarisiertes Licht vom Polarisationswandler 4 ausgesendet wird. Das weiße S-polarisierte Licht vom Polarisationswandler 4 wird zur ersten Linsenanordnung 2 ausgesendet, wo mehrere zweite Lampenbilder erscheinen; dann werden die mehreren zweiten Lampenbilder von der zweiten Linsenanordnung 3 gebildet und das Licht der gebildeten Bilder erreicht die dichroitischen Spiegel 5a, 5b, 5c für die Farbauftrennung. Zuerst reflektiert der dichroitische Spiegel 5a für Rotlichtreflexion die R-(Rot-)Komponente des einfallenden weißen S-polarisierten Lichts, um es vom Restlicht zu trennen; dann reflektiert der dichroitische Spiegel 5b für Blaulichtreflexion die B-(Blau-)Komponente des einfallenden S-polarisierten Lichts, um es von der G-(Grün-)Komponente zu trennen; und schließlich reflektiert der dichroitische Spiegel 5c für Grünlichtreflexion die G-(Grün-)Komponente. Die R-, G- und B-Lichtstrahlen werden von den Kollimatorlinsen 6a und 6b als farblich aufgetrenntes S-polarisiertes Licht parallel gerichtet und zu einer reflektierenden Oberfläche des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 ausgesendet. Im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 werden die R-, G- und B-Lichtstrahlen, während dieser rotiert, von den acht auf seiner Innenseite vorgesehenen reflektierenden Oberflächen reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen gehen durch die Kollimatorlinse 6d und die Polarisationsplatte 13a hindurch und treten in den PBS 8 ein, wo die R-, G- und B-Lichtstrahlen vom Analysefilm 8a als S-polarisiertes Licht reflektiert und durch die Viertelwellenverzögerungsplatte 14 auf das reflexionsartige Anzeigegerät 9 geworfen werden. Das reflexionsartige Anzeigegerät 9, das von der Betriebsschaltung gemäß einem Bildsignal betrieben wird, moduliert die eintreffenden R-, G- und B-Lichtstrahlen entsprechend dem Bildsignal, um das S-polarisierte Licht in P-polarisiertes Licht zu wandeln und es als reflektiertes Licht auszusenden. Das ausgesendete Licht geht durch die Viertelwellenverzögerungsplatte 14 hindurch und tritt wieder in den PBS 8 ein. Im PBS 8 werden die Menge des zur Projektionslinse 10 ausgesendeten Lichts und die Menge des zur Lampenseite ausgesendeten Lichts entsprechend dem Verhältnis zwischen dem Polarisationszustand des einfallenden P-polarisierten Lichts und der Polarisationsachse des PBS 8 für Durchlassen und Reflexion bestimmt. Das vom PBS 8 ausgesendete P-polarisierte Licht tritt durch die Polarisationsplatte 13b in den Projektor 10 als kombiniertes Licht ein. Das P-polarisierte Licht, das in den Projektor 10 eingetreten ist, wird auf einen Bildschirm usw. in vergrößerter Form projiziert, um ein Bild gemäß dem oben genannten Bildsignal zu projizieren.
Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel setzt sich die Vorrichtung, wie in den oben genannten anderen Ausführungsbeispielen, hauptsächlich aus einem rotierenden polyedrischen Reflektor 7 und einem Anzeigegerät 9 zusammen, sodass eine einfache, kompakte, wenig kostende optische Einheit oder Bildanzeigevorrichtung realisiert werden kann. Da die reflektierten R-, G- und B-Lichtstrahlen einander nicht überschneiden, wenn die R-, G- und B-Lichtstrahlen auf derselben reflektierenden Oberflä che im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 reflektiert werden, überlappen R-, G- und B-Lichtstellen einander nicht auf dem Anzeigegerät 9, was Lichtverschwendung ausschließt. Deshalb braucht die Blendenzahl des optischen Systems nicht klein zu sein, und daher kann die Bildschirmhelligkeit erhöht werden. In diesem Sinne kann die optische Einheit oder Vorrichtung kompakt sein. Darüber hinaus weisen die dichroitischen Spiegel 5a, 5b, 5c für die Farbauftrennung dichroitische Filme auf, die parallel zueinander sind und Licht mit näherungsweise 45° empfangen und aussenden, sodass die Wirksamkeit der Farbauftrennung erhöht werden kann, womit sich Verbesserungen in Kontrast und Farbreinheit ergeben. Ferner ist es einfacher, das optische System zu entwerfen. Da keine Kollimatorlinse oder Sammellinse zwischen der zweiten Linsenanordnung 3 und dem dichroitischen Spiegel 5a liegt und der Lichtweg kürzer ist, ist es möglich, eine kompaktere optische Einheit oder Vorrichtung zu realisieren, Lichtverlust zu vermindern und die Bildschirmhelligkeit zu erhöhen. Die Justierung von R-, G- und B-Lichtprojektionsstellen auf dem Anzeigegerät 9 ist ebenfalls nicht länger erforderlich.
11 zeigt die beispielhafte Struktur einer projektionsartigen Bildanzeigevorrichtung als ein siebtes Ausführungsbeispiel.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das optische Beleuchtungssystem eine integrierte Lichtröhre vor und nach einem Polarisationswandler anstelle von Linsenanordnungen auf.
In 11 stellt Nummer 1 eine Lampeneinheit dar und 1a bezeichnet einen Reflektor mit einer ovalen reflektierenden Oberfläche, der Licht aus der Lampe in einer lichtbündelnden Richtung reflektiert, und 1a stellt eine Lichtquelle wie eine Lampe dar. Nummer 15 bezeichnet eine erste Lichtröhre, durch die sich eintreffendes Licht fortbewegt, während es reflektiert wird. Nummer 4 stellt einen Polarisationswandler dar.
Nummer 16 bezeichnet eine zweite Lichtröhre mit einer fast zweimal so großen Querschnittsfläche wie der der ersten Lichtröhre 15, durch die sich eintreffendes Licht fortbewegt, während es reflektiert wird. Obwohl die Röhren als gerade Röhren gezeigt werden, werden die Fachleute erkennen, dass diese gekrümmt oder als flexible Lichtleitfasern ausgeführt sein können. Symbole 5a, 5b und 5c stellen dichroitische Spiegel dar, die das polarisierte Licht durch Reflexion und Durchlassen farblich auftrennen, wobei 5a für einen dichroitischen Spiegel für Rotlichtreflexion steht, der rotes Licht reflektiert und blaues und grünes Licht durchlässt, 5b bezeichnet einen dichroitischen Spiegel für Blaulichtreflexion, der blaues Licht reflektiert und grünes Licht durchlässt, und 5c stellt einen dichroitischen Spiegel für Grünlichtreflexion dar, der grünes Licht reflektiert. Die dichroitischen Filme auf den dichroitischen Spiegeln 5a, 5b1 und 5c sind nicht parallel zueinander und sind in einer Weise angeordnet, dass Licht mit näherungsweise 45° auf jeden der Filme auftrifft und ihn verlässt. Symbole 6a und 6b stellen Kollimatorlinsen dar, die von den dichroitischen Spiegeln 5a, 5b, 5c kommende R-, G- und B-Lichtstrahlen parallel richten. Nummer 7 stellt einen rotierenden polyedrischen Reflektor dar, der dieselbe Struktur aufweist wie die im ersten Ausführungsbeispiel (1 und 2A und 2B) oder wie im zweiten Ausführungsbeispiel (4 und 5) und mit mehreren reflektierenden Oberflächen (ein Ring reflektierender Oberflächen 7x) auf seiner Innenseite um die Mittelachse rotiert, um R-, G- und B-Licht zu reflektieren. Symbole 6c, 6d und 6e stellen Kollimatorlinsen dar, die Lichtstrahlen vom rotierenden polyedrischen Reflektor 7 parallel richten. Nummer 8 stellt einen polarisierenden Strahlenteiler (PBS) dar und 8a einen im PBS 8 eingebauten Analysefilm, der P- oder S-polarisiertes Licht reflektiert und das jeweils andere durchlässt. Nummer 9 stellt ein reflexionsartiges Anzeigegerät dar, das eintreffende R-, G- und B-Lichtstrahlen gemäß einem Bildsignal moduliert, um ein Bild zu bil den. Nummer 10 stellt einen Projektor dar, der vom PBS 8 ausgesendete Lichtstrahlen in vergrößerter Form auf einen Bildschirm projiziert. Symbole 13a und 13b stellen Polarisationsplatten dar, die (S- oder P-) polarisiertes Licht durchlassen. Symbole 11a und 11b stellen eine Kollimatorlinse bzw. eine Sammellinse dar, die Lichtstrahlen aus der zweiten Lichtröhre 16 auf das Anzeigegerät 9 fokussieren. Nummer 14 bezeichnet eine Viertelwellenverzögerungsplatte, die reflektiertes Licht am Lichtschild des Anzeigegeräts 9 in P-polarisiertes Licht wandelt, um zu verhindern, dass Streulicht mit dem auf dem Anzeigegerät 9 gebildeten Bildlicht vermischt wird. Nummer 20 stellt eine Stromversorgungsschaltung dar; 21 bezeichnet eine Signalverarbeitungsschaltung, die von außen kommende Bildsignale verarbeitet; und 22 bezeichnet eine Betriebsschaltung, die das Anzeigegerät 9 entsprechend Signalen von der Signalverarbeitungsschaltung 21 betreibt. Nummer 25 stellt einen Motor dar, der den rotierenden polyedrischen Reflektor 7 dreht. Nummer 100 stellt eine Bildanzeigevorrichtung dar.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel rotiert der rotierende polyedrische Reflektor 7, angetrieben vom Motor, mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit um die Mittelachse, und die mehreren reflektierenden Oberflächen des Reflektors 7 reflektieren von den Kollimatorlinsen 6a und 6b kommende R-, G- und B-Lichtstrahlen, während sie um die Mittelachse rotieren. Die reflektierten R-, G- und B-Lichtstrahlen gehen durch die Kollimatorlinsen 6c und 6d, die Polarisationsplatte 13a, den PBS 8 und die Viertelwellenverzögerungsplatte 14 hindurch und erreichen das reflexionsartige Anzeigegerät 9. Während der rotierende polyedrische Reflektor 7 rotiert und seine Reflexionsebene der Reihe nach von einer reflektierenden Oberfläche zur nächsten wechselt, scrollen die auf das Anzeigegerät 9 geworfenen R-, G- und B-Lichtstrahlen auf dem Gerät 9 in einer vorgeschriebenen Richtung. Das die obigen verschiedenen Komponenten von der Lampeneinheit 1 bis zum Projektor 10 enthalten de optische System bildet eine optische Einheit in einer Bildanzeigevorrichtung, wobei der Abschnitt des optischen Systems, der von der ersten Lichtröhre 15 zur Viertelwellenverzögerungsplatte 14 reicht, als ein optisches Beleuchtungssystem für das reflexionsartige Anzeigegerät 9 dient.
Beim siebten Ausführungsbeispiel wird (weißes) Licht aus der Lampe 1b in der Lampeneinheit 1 vom Reflektor 1a reflektiert und konzentriert und zur ersten Lichtröhre 15 verschickt. Das Licht bewegt sich durch die erste Lichtröhre 15 durch, während es reflektiert wird, und erreicht den Polarisationswandler 4. Im Polarisationswandler 4 wird das weiße Licht vom PBS (nicht gezeigt) in P- und S-polarisiertes Licht aufgeteilt. Das P-polarisierte Licht wird von der Viertelwellenverzögerungsplatte (nicht gezeigt) rotiert, um in S-polarisiertes Licht gewandelt und mit bei der Teilung des Lichts durch den PBS entstehendem S-polarisierten Licht kombiniert und vom Polarisationswandler 4 ausgesendet zu werden. Das S-polarisierte Licht verlässt den Polarisationswandler 4 mit einer in einer Richtung fast zweimal so großen Strahlenbreite wie der ungewandelten Strahlenbreite in der ersten Lichtröhre 15. Das weiße S-polarisierte Licht vom Polarisationswandler 4 tritt in die zweite Lichtröhre 16 ein und bewegt sich durch diese fort, während es reflektiert wird, und verlässt den Röhrenausgang. Die Breite und die Querschnittsfläche des Lichtleiters innerhalb der zweiten Lichtröhre 16 sind fast zweimal so groß wie die des Lichtleiters innerhalb der ersten Lichtröhre 15, um zu dem aus dem Polarisationswandler 4 kommenden Strahl zu passen. Das aus der zweiten Lichtröhre 16 ausgesendete Licht geht durch die Kollimatorlinse 11a und die Sammellinse 11b hindurch und erreicht die dichroitischen Spiegel 5a, 5b, 5c für die Farbauftrennung. Zuerst reflektiert der dichroitische Spiegel 5a für Rotlichtreflexion die R-(Rot-)Komponente des einfallenden weißen S-polarisierten Lichts, um es vom Restlicht zu trennen; dann reflektiert der dichroitische Spiegel 5b für Blaulichtreflexion die B-(Blau-)Komponente des einfallenden S-polarisierten Lichts, um es von der G-(Grün-)Komponente zu trennen; und schließlich reflektiert der dichroitische Spiegel 5c für Grünlichtreflexion die G-(Grün-)Komponente. Die R-, G- und B-Lichtstrahlen werden von den Kollimatorlinsen 6a und 6b als farblich aufgetrenntes S-polarisiertes Licht parallel gerichtet und zu einer reflektierenden Oberfläche des rotierenden polyedrischen Reflektors 7 geschickt. Im rotierenden polyedrischen Reflektor werden die R-, G- und B-Lichtstrahlen, während dieser rotiert, von den reflektierenden Oberflächen auf seiner Innenseite reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen gehen durch die Kollimatorlinsen 6c, 6d, 6e und die Polarisationsplatte 13a hindurch und treten in den PBS 8 ein, wo die R-, G- und B-Lichtstrahlen als S-polarisiertes Licht vom Analysefilm 8a reflektiert werden und auf das reflexionsartige Anzeigegerät 9 durch die Viertelwellenverzögerungsplatte 14 hindurch geworfen werden. Das reflexionsartige Anzeigegerät 9, das von der Betriebsschaltung gemäß einem Bildsignal betrieben wird, moduliert die eintreffenden R-, G- und B-Lichtstrahlen entsprechend dem Bildsignal, um das S-polarisierte Licht in P-polarisiertes Licht zu wandeln und es als reflektiertes Licht auszusenden. Das ausgesendete Licht geht durch die Viertelwellenverzögerungsplatte 14 hindurch und tritt wieder in den PBS 8 ein. Im PBS 8 werden die Menge des zur Projektionslinse 10 ausgesendeten Lichts und die Menge des zur Lampenseite ausgesendeten Lichts entsprechend dem Verhältnis zwischen dem Polarisationszustand des einfallenden P-polarisierten Lichts und der Polarisationsachse des PBS 8 für Durchlassen und Reflexion bestimmt. Das vom PBS 8 ausgesendete P-polarisierte Licht tritt als kombiniertes Licht in den Projektor 10 ein. Das P-polarisierte Licht, das in den Projektor 10 eingetreten ist, wird auf einen Bildschirm usw, in vergrößerter Form projiziert, um ein Bild gemäß dem oben genannten Bildsignal zu projizieren.
Gemäß diesem siebten Ausführungsbeispiel setzt sich die Vorrichtung, wie in den ersten bis sechsten Ausführungsbeispielen, hauptsächlich aus einem rotierenden polyedrischen Reflektor 7 und einem Anzeigegerät 9 zusammen, sodass eine einfache, kompakte, wenig kostende optische Einheit oder Bildanzeigevorrichtung realisiert werden kann. Da reflektierte R-, G- und B-Lichtstrahlen einander nicht überschneiden, wenn R-, G- und B-Lichtstrahlen auf derselben reflektierenden Oberfläche im rotierenden polyedrischen Reflektor 7 reflektiert werden, überlappen R-, G- und B-Lichtstellen einander auf dem Anzeigegerät 9 nicht, was Lichtverschwendung ausschließt. Deshalb braucht die Blendenzahl des optischen Systems nicht klein zu sein, und daher kann die Bildschirmhelligkeit erhöht werden. In diesem Sinne kann die optische Einheit oder Vorrichtung kompakt sein. Darüber hinaus trifft Licht auf den dichroitischen Spiegeln 5a, 5b, 5c für Farbauftrennung mit näherungsweise 45° auf und verlässt diese, sodass die Wirksamkeit der Farbauftrennung erhöht werden kann, womit sich Verbesserungen in Kontrast und Farbreinheit ergeben. Besonders beim siebten Ausführungsbeispiel wird der Strahl aus der ersten Lichtröhre 15 in einer Richtung so erweitert, dass der Strahl fast zweimal so breit ist, wenn er die zweite Lichtröhre 16 verlässt; deshalb ist es einfach, streifenförmige Farblichtstellen auf dem Anzeigegerät 9 zu erzeugen. Da die Öffnung der ersten Lichtröhre 15 in Form und Größe so ausgelegt werden kann, dass sie zum Querschnitt des eintreffenden Strahls passt, können außerdem Lichtverlust minimiert und die Bildschirmhelligkeit erhöht werden. Die Justierung der R-, G- und B-Lichtprojektionsstellen auf dem Anzeigegerät 9 ist ebenfalls nicht länger erforderlich.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen sind die mehreren reflektierenden Oberflächen des rotierenden polyedrischen Reflektors, die wie ein Ring um die Mittelachse angeordnet sind, flache und gerade Ebenen. Darauf ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt. Alternativ können die reflektierenden Oberflächen wie in 12A und 12B gezeigt gekrümmt sein. 12A zeigt einen beispielhaften Reflektor mit acht gekrümmten reflektierenden Oberflächen 7''x um die Mittelachse; und 12B zeigt einen beispielhaften Reflektor mit acht gekrümmten reflektierenden Oberflächen 7'''x um die Mittelachse als primären reflektierenden Oberflächen. Da die reflektierenden Oberflächen gekrümmt sind, ist es in diesen Fällen möglich, die Scrollgeschwindigkeit von R-, G- und B-Lichtstrahlen auf dem Anzeigegerät zu steuern, zum Beispiel um sie fast konstant zu machen. Die Anzahl reflektierender Oberflächen ist nicht auf 8 beschränkt. Wenn wie beim zweiten Ausführungsbeispiel eine sekundäre reflektierende Oberfläche vorgesehen ist, braucht diese nicht senkrecht zur Mittelachse zu sein; die Anzahl sekundärer reflektierender Oberflächen ist nicht auf 1 beschränkt. Es ist ebenfalls möglich, dass Licht im rotierenden polyedrischen Reflektor dreimal oder öfter reflektiert wird. Auch die Anzahl von Anzeigegeräten ist nicht auf 1 beschränkt, auch wenn die obigen Ausführungsbeispiele ein Anzeigegerät benutzen. Ein durchlassartiges Anzeigegerät kann anstelle des reflexionsartigen Anzeigegeräts benutzt werden. Das Anzeigegerät kann ein anderes reflexionsartiges Anzeigegerät als ein Flüssigkristallfeld sein, zum Beispiel ein Gerät, das kleine Spiegel benutzt. Anstelle des PBS 8 kann ein Totalreflexionsprisma benutzt werden. Die Farben des von den Farbauftrennungsspiegeln reflektierten Lichts sind nicht auf drei Farben (R, G, B) beschränkt.
Daher hindert eine optische Einheit oder Bildanzeigevorrichtung R-, G- und B-Lichtstellen daran, einander auf einem Anzeigegerät zu überlappen, und schließt Lichtverschwendung aus, wodurch der Nutzungsgrad des Lichts und die Bildschirmhelligkeit verbessert werden. Die Positionsjustierung von R-, G- und B-Lichtstellen auf dem Anzeigegerät ist nicht länger erforderlich, und die Vorrichtung kann kompakter und weniger kostenaufwendig sein.
Während im Vorhergehenden beschrieben wurde, was als bester Modus und/oder andere bevorzugte Ausführungsbeispiele angesehen wird, ist es ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden können und dass die hierin offenbarte Erfindung oder Erfindungen in verschiedenen Arten und Ausführungsbeispielen ausgeführt werden können, und dass sie auf zahlreiche Anwendungen angewendet werden können, von denen nur einige hierin beschrieben wurden. Es wird beabsichtigt, alle und jegliche Modifikationen und Variationen zu beanspruchen, die unter den durch die beigefügten Ansprüche definierten wahren Umfang der erfinderischen Konzepte fallen.

Claims

Projektionsartige Bildanzeigevorrichtung, umfassend: (a) eine Lichtquelle (1); (b) ein Bildgerät (9), das aus von der Lichtquelle (1) emittiertem Licht gemäß einem Bildsignal ein optisches Bild bildet; (c) eine Farbtrenneinrichtung (5a, 5b, 5c), die das von der Lichtquelle (1) emittierte Licht in Lichtstrahlen mehrerer Farben auftrennt; (d) einen rotierenden polyedrischen Reflektor (7), der um eine zentrale Achse (C) herum mehrere primäre reflektierende Oberflächen (7a...7h) aufweist und, während er um die zentrale Ächse (C) rotiert, die primären reflektierenden Oberflächen (7a...7h) der Reihe nach Farblichtstrahlen aus der Farbtrenneinrichtung (5a, 5b, 5c) reflektieren läßt und diese an das Bildgerät (9) emittiert; und (e) einen Projektor (10), der die Lichtstrahlen aus dem Bildgerät (9) als ein Farbbild projiziert, wobei aus dem rotierenden Reflektor (7) auf das Bildgerät (9) einfallende Farblichtstrahlen gemäß dem auf der Rotation des rotierenden Reflektors (7) basierenden Wechsel der primären reflektierenden Oberflächen in einer vorgeschriebenen Richtung auf dem Bildgerät (9) scrollen; gekennzeichnet dadurch, dass der von jedem Paar benachbarter primärer reflektierender Oberflächen (7a...7h) auf ihrer Schnittlinie gebildete Winkel auf der Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsseite kleiner als 180° ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der rotierende polyedrische Reflektor (7) ferner eine sekundäre reflektierende Oberfläche um die zentrale Achse (C) herum aufweist, wobei die von der zusätzlichen reflektierenden Oberfläche und den primären reflektierenden Oberflächen (7a...7h) an ihren jeweiligen Schnittlinien ge bildeten Winkel kleiner als 180° auf der Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsseite sind; und der Reflektor, während er um die zentrale Achse (C) rotiert, die sekundäre reflektierende Oberfläche aus der Farbtrenneinrichtung (5a, 5b, 5c) stammende Farblichtstrahlen reflektieren läßt und diese an das Bildgerät (9) emittiert; und wobei auf das Bildgerät (9) aus dem rotierenden Reflektor (7) einfallende Farblichtstrahlen in einer vorgeschriebenen Richtung auf dem Bildgerät (9) gemäß der Rotation der primären und der sekundären reflektierenden Oberflächen (7a...7h) des rotierenden Reflektors (7) scrollen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die reflektierenden Oberflächen (7a...7h) des rotierenden Reflektors (7) bezüglich der zentralen Achse (C) geneigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die primären reflektierenden Oberflächen (7a...7h) und die sekundäre reflektierende Oberfläche symmetrisch bezüglich der zentralen Achse (C) sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die primären reflektierenden Oberflächen (7a...7h) des rotierenden Reflektors (7) im wesentlichen die gleich Form haben.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Farbtrennoberflächen der Farbtrenneinrichtung (5a, 5b, 5c) nicht parallel zueinander sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Farbtrennoberflächen der Farbtrenneinrichtung (5a, 5b, 5c) parallel zueinander und in solchen Abmessungen und Abständen angeordnet sind, daß die Oberflächenbereiche auf den reflektierenden Oberflächen des rotierenden Reflektors (7), auf die von den Farbtrennoberflächen reflektierte Lichtstrahlen projiziert werden, einander nicht überlappen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Farbtrenneinrichtung (5a, 5b, 5c) ein Prisma mit lichtübertragendem Material zwischen benachbarten Farbtrennoberflächen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: (f) eine erste Linsenanordnung (2), die mehrere in einem versetzten Muster zumindest vertikal oder horizontal auf einer Ebene angeordnete Linsen zum Weiterleiten von Licht aus der Lichtquelle (1) aufweist; und (g) eine zweite Linsenanordnung (2), die mehrere in einem versetzten Muster zumindest vertikal oder horizontal auf einer Ebene angeordnete Linsen aufweist und ein Linsenbild der ersten Linsenanordnung (2) bildet; wobei das von der Farbtrenneinrichtung (5a, 5b; 5c) weiterzuleitende Licht von der Lichtquelle emittiert wird und durch die erste und die zweite Linsenanordnung (1, 2) läuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: (c) eine erste Lichtröhre (15), die eintretendes Licht aus der Lichtquelle (1) durch ihren inneren Lichtleiter vordringen läßt, während es reflektiert wird; (d) einen Polarisationswandler (4), der den Polarisationszustand der Lichtstrahlen aus dem ersten Lichtleiter (15) gleichsetzt; (e) eine zweite Lichtröhre (16), die einen fast um das zweifache breiteren Lichtleiter als der Lichtleiter der ersten Lichtröhre (15) aufweist und polarisiertes Licht aus dem Polarisationswandler (4) eintreten und durch ihren inneren Lichtleiter vordringen läßt, während es reflektiert wird; wobei das von der Farbtrenneinrichtung (5a, 5b, 5c) weiterzuleitende Licht von der Lichtquelle emittiert wird und durch die erste Lichtröhre (15) den Polarisationswandler (4) und die zweite Lichtröhre (16) läuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 9 und 10, wobei die reflektierenden Oberflächen (7''x; 7'''x) des rotierenden Reflektors (7) auf der Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsseite konvexe gekrümmte Flächen sind.