DE60215940T2

DE60215940T2 - Optisches beleuchtungssystem und projektor

Info

Publication number: DE60215940T2
Application number: DE60215940T
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Suwa-shi Ito
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2022-06-25
Also published as: WO2003001277A1; EP1398657B1; JPWO2003001277A1; KR100909926B1; KR20030028814A; CN1463376A; TWI224208B; EP1398657A1; US6739724B2; EP1398657A4; JP3891178B2; CN1310062C; US20030043348A1; DE60215940D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Beleuchtungssystem, welches die planare Beleuchtungsstärkenverteilung des Lichts das von einer Lichtquelle emittiert wird, vereinheitlicht, und einen Projektor, der solch ein optisches System aufweist.
Allgemeiner Stand der Technik
Für Flüssigkristallprojektoren sind so genannte reflektierende Dreiplatten-Flüssigkristallprojektoren bekannt, welche drei reflektierende Flüssigkristallplatten verwenden. Der reflektierende Dreiplatten-Flüssigkristallprojektor trennt das Licht, das von einer Lichtquelle emittiert wird, durch ein Farbtrennsystem in Lichter von drei Farben, das heißt drei Primärfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B). Dann beleuchten die drei getrennten Farblichter drei reflektierende Flüssigkristallplatten für jedes Licht, werden die drei Primärfarben, die durch jede der Flüssigkristallplatten moduliert werden, vereinigt und wird das Farbbild, das durch die Vereinigung erhalten, wird durch die Projektionslinse in vergrößerter Form auf einen Bildschirm projiziert.
In den zuvor beschriebenen reflektierenden Flüssigkristallprojektoren wird die Miniaturisierung der Vorrichtung als wichtig erachtet, derart dass häufig optische Elemente mit dichroitischen Ebenen, die bei 45° zu den optischen Achsen angeordnet sind, zur Farbtrennung und Farbvereinigung verwendet werden. Diese Projektoren weisen jedoch insofern ein Problem auf, als durch die Polarisationsabhängigkeit von Lichttrennungscharakteristiken von dichroitischen Ebenen häufig eine Chrominanzungleichmäßigkeit der auftritt, wodurch es schwierig gemacht wird, die Bildqualität zu verbessern.
Unter diesen Umständen wurden mehrere optische Systeme vorgeschlagen, welche selten eine Chrominanzungleichmäßigkeit in Anbetracht der Charakteristiken von dichroitischen Ebenen verursachen und demnach eine Verbesserung der Bildqualität realisieren. Zum Beispiel wurden in den ungeprüften japanischen Patentanmeldungen Nr. 7-84218 und 11-64794 optische Systeme vorgeschlagen, in welchen ein Polarisationsstrahlungsteiler mit einem Wellenlängenwahlverzögerungsfilm und einer Lichttrennfunktion anstelle von dichroitischen Ebenen zur Lichttrennung verwendet wird. Es bleibt jedoch insofern ein Problem bestehen, als es mit einem Polarisationsstrahlungsteiler mit einem Wellenlängenwahlverzögerungsfilm und einer Lichttrennfunktion schwierig ist, eine Lichttrennung zu realisieren, welche sich steil ändert, und die Kosten zu hoch werden.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein optisches Beleuchtungssystem bereitzustellen, welches ein Beleuchtungslicht mit einem bestimmten Farblicht mit der Polarisationsrichtung, welche sich um 90° von der Polarisationsrichtung des anderen Farblichts unterscheidet, wirksam erzeugt, derart dass solch ein Beleuchtungslicht den beleuchteten Bereich mit einer gleichmäßigen Beleuchtungsstärkenverteilung versehen kann. Außerdem ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Projektor bereitzustellen, auf welchen solch ein optisches Beleuchtungssystem angewendet wird und in welchem dadurch die Polarisationsabhängigkeit von dichroitischen Ebenen, welche das optische Farbtrennungs/vereinigungssystem bilden, verringert wird und ein hochwertiges Projektionsbild angezeigt wird.
US 6,332,684 offenbart ein optisches Beleuchtungssystem, welches umfasst: ein optisches Farblichttrennelement, welches das Licht von einer Lichtquelle in ein erstes Farblicht und ein zweites Farblicht trennt und das erste Farblicht und das zweite Farblicht in verschiedenen Richtungen voneinander emittiert, ein optisches Lichtstromteilungselement, welches das erste Farblicht in mehrere erste Farblichtströme teilt, das zweite Farblicht in mehrere zweite Farblichtströme teilt und jeden der Teillichtströme sammelt; ein Polarisationsänderungselement, welches eine Polarisationsstrahlungsteileranordnung, in welcher mehrere Polarisationstrennfilme und mehrere Reflexionsfilme abwechselnd angeordnet sind, und ein Polarisationsrichtungsdrehelement verwendet, welches in einer Position angeordnet ist, wo Licht, das durch den Reflexionsfilm reflektiert wird, emittiert wird; ein optisches Übertragungselement, welches auf einer Emissionsseite des Polarisationsänderungselements angeordnet ist und ein Bild, das durch das optische Lichtstromteilungselement erzeugt wird, in einen beleuchteten Bereich überträgt; und ein optisches Überlagerungselement zum Überlagern der Teillichtströme, die vom Polarisationsänderungselement emittiert werden, im beleuchteten Bereich.
Offenbarung der Erfindung
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im angehängten Anspruch 1 definiert.
Bei dieser Anordnung wird zunächst das Licht von einer Lichtquelle durch das optische Lichtstromteilungselement in mehrere Teillichtströme geteilt und gesammelt, und jeder der Teillichtströme wird in den ersten Teilfarblichtstrom und den zweiten Teilfarblichtstrom getrennt. Das getrennte erste Farblicht und das getrennte zweite Farblicht treten in das Polarisationsänderungselement mit der Polarisationsstrahlungsteileranordnung und dem Polarisationsrichtungsdrehelement ein und werden in den ersten Teilfarblichtstrom und den zweiten Teilfarblichtstrom umgewandelt, wobei jeder Lichtstrom einen gewünschten Polarisationszustand für jedes Farblicht aufweist. Hierbei weist die Polarisationsstrahlungsteileranordnung eine Struktur auf, in welcher mehrere Polarisationstrennfilm- und Reflexionsfilmpaare angeordnet sind und die Polarisationsrichtungsdrehelemente durch Auswählen der Positionen entsprechend den Positionen der Polarisationstrennfilme oder jenen der Reflexionsfilme auf der Emissionsseite der Polarisationsstrahlungsteileranordnung angeordnet sind. Zum Beispiel sind die Polarisationsrichtungsdrehelemente nur auf der Emissionsseite der Polarisationstrennfilme angeordnet. Demgemäß tritt vom ersten Teilfarblichtstrom und zweiten Teilfarblichtstrom selektiv einer in einen Polarisationstrennfilm ein und der andere tritt in einen Reflexionsfilm ein. Außerdem werden der erste Teilfarblichtstrom und der zweite Teilfarblichtstrom an der Polarisationsstrahlungsteileranordnung individuell in zwei Arten von Polarisationslichtströmen getrennt, das heißt in einen Teillichtstrom mit der ersten Polarisationsrichtung, welche eine Durchlässigkeit des Polarisationstrennfilms ermöglicht, und einen zweiten Teillichtstrom mit der zweiten Polarisationsrichtung, welcher durch den Polarisationstrennfilm reflektiert wird. Von den zwei Arten von Polarisationslichtströmen wird die Polarisationsrichtung eines der Polarisationslichtströme durch Durchtreten durch einen Verzögerungsfilm (Polarisationsrichtungsdrehelement), wie beispielsweise ein Halbwellenlängenplättchen, um etwa 90° gedreht. Da der erste Teilfarblichtstrom und der zweite Teilfarblichtstrom jeweils in verschiedene Filme (Polarisationstrennfilm und Reflexionsfilm) eintreten, werden der erste Teilfarblichtstrom und der zweite Teilfarblichtstrom in verschiedenen Polarisationsrichtungen vereinheitlicht, derart dass der erste Teilfarblichtstrom in einer ersten Richtung vereinheitlicht wird und der zweite Teilfarblichtstrom in einer zweiten Richtung vereinheitlicht wird.
Zum Beispiel wird jeder erste Teilfarblichtstrom in S-Polarisationslicht angeordnet, und jeder zweite Teilfarblichtstrom wird in P-Polarisationslicht angeordnet. Dann werden diese Teillichtströme im beleuchteten Bereich durch das optische Überlagerungselement überlagert. Das optische Übertragungselement hat eine Funktion des Übertragens jedes Teillichtstroms in den beleuchteten Bereich. Das optische Übertragungselement kann entweder auf der Einfallsseite oder auf der Emissionsseite des Polarisationsänderungselements angeordnet sein. wenn das optische Übertragungselement auf der Einfallsseite des Polarisationsänderungselements angeordnet ist, wird es möglich, dass jeder Teillichtstrom in einem vorbestimmten Winkel in das Polarisationsänderungselement eintritt, wodurch es leicht gemacht wird, die Polarisationstrennfunktion der Polarisationstrennfilms zu verbessern. Demnach ist es auf dem Punkt des Beleuchtungswirkungsgrads vorteilhafter, das optische Übertragungselement auf der Einfallseite des Polarisationsänderungselements anzuordnen. Wenn andererseits das optische Übertragungselement auf der Emissionsseite des Polarisationsänderungselements angeordnet ist, ist es möglich, durch Implementieren der Funktion des optischen Überlagerungselements im optischen Überlagerungselement ein einstückiges optisches Element zu realisieren, welches das optische Überlagerungselement und das optische Übertragungselement umfasst. Es ist daher vorteilhafter, das optische Übertragungselement auf der Emissionsseite des Polarisationsänderungselements anzuordnen, wenn die Anzahl von Teilen verringert werden muss. Wie bereits erwähnt, wird gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung nichtpolarisiertes Licht von einer Lichtquelle in einen Polarisationslichtstrom umgewandelt, welcher vorlaufend eine einheitliche Polarisationsrichtung für jedes Farblicht aufweist, wodurch es möglich ist, die Polarisationsabhängigkeit der optischen Elemente, wie beispielsweise von dichroitischen Prismen und Polarisationsstrahlungsteilern, welche auf einer weiter vorgelagerten Seite des Lichtwegs als das optische Beleuchtungssystem angeordnet sind, zu verringern. Es ist daher möglich, einen Beleuchtungswirkungsgrad zu erhöhen.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in Anspruch 2 definiert.
Bei dieser Anordnung wird zunächst Licht von einer Lichtquelle durch das Farblichttrennelement in das erste Farblicht und das zweite Farblicht getrennt. Das erste Farblicht und das zweite Farblicht werden durch das Lichtstromteilungselement individuell in mehrere Teillichtströme geteilt und gesammelt. Genauer gesagt, wird das erste Farblicht in die ersten Teilfarblichtströme geteilt, und das zweite Farblicht wird in die zweiten Teilfarblichtströme geteilt. Jeder dieser Teillichtströme tritt in das Polarisationsänderungselement mit der Polarisationsstrahlungsteileranordnung und dem Polarisationsrichtungsdrehelement ein und wird in den ersten Teilfarblichtstrom und den zweiten Teilfarblichtstrom umgewandelt, wobei jeder Teillichtstrom einen gewünschten Polarisationszustand für jedes Farblicht aufweist. Hierbei ist die Struktur der Polarisationsstrahlungsteileranordnung dieselbe wie jene des optischen Beleuchtungssystems des zuvor beschriebenen ersten Aspekts. Demgemäß tritt vom ersten Teilfarblichtstrom und zweiten Teilfarblichtstrom einer in einen Polarisationstrennfilm ein, und der andere tritt in einen Reflexionsfilm ein. Die anschließende Funktionsweise ist dieselbe wie jene des vorherigen optischen Systems des ersten Aspekts.
Im Falle des optischen Beleuchtungssystems des zweiten Aspekts wird nichtpolarisiertes Licht von einer Lichtquelle in einen Polarisationslichtstrom umgewandelt, welcher vorlaufend eine einheitliche Polarisationsrichtung für jedes Farblicht aufweist, wodurch es möglich ist, dieselbe Wirkung zu erzielen wie die des ersten Aspekts. Da außerdem im optischen Beleuchtungssystem des zweiten Aspekts das optische Farblichtrennelement zwischen der Lichtquelle und dem optischen Lichtstromteilungssystem angeordnet ist, kann hochparalleles Licht in das optische Farblichttrennelement eintreten gelassen werden. Demnach kann im optischen Farblichttrennelement eine Farblichttrennung unweigerlich viel wirksamer durchgeführt werden. In dieser Hinsicht kann im optischen Beleuchtungssystem des zweiten Aspekts das optische Übertragungselement, wie dies im optischen Beleuchtungssystem des ersten Aspekts der Fall ist, entweder auf der Einfallsseite oder auf der Emissionsseite des Polarisationsänderungselements angeordnet sein.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in Anspruch 3 definiert.
Bei dieser Anordnung wird zunächst das Licht von einer Lichtquelle durch das optische Lichtstromteilungselement in mehrere Teillichtströme geteilt und gesammelt, und jeder der Teillichtströme wird durch das optische Lichtstromteilungselement in den ersten Teilfarblichtlichtstrom und den zweiten Teilfarblichtstrom getrennt. Das getrennte erste Farblicht und das getrennte zweite Farblicht treten in das Polarisationsänderungselement mit der Polarisationsstrahlungsteileranordnung und dem Polarisationsrichtungsdrehelement ein und werden in den ersten Teilfarblichtstrom und den zweiten Teilfarblichtstrom umgewandelt, wobei jeder Teillichtstrom einen gewünschten Polarisationszustand für jedes Farblicht aufweist. Hierbei weist die Polarisationsstrahlungsteileranordnung eine Struktur auf, in welcher mehrere Polarisationstrennfilme angeordnet sind, und Polarisationsrichtungsdrehelemente sind durch Auswählen der spezifischen Positionen entsprechend den spezifischen Positionen der Polarisationstrennfilme auf der Emissionsseite der Polarisationsstrahlungsteileranordnung angeordnet. Zum Beispiel sind die Polarisationsrichtungsdrehelemente nur auf der Emissionsseite jedes anderen Polarisationstrennfilms angeordnet. Nehmen wir also der Einfachheit halber an, dass der Polarisationstrennfilm, welcher mit dem Polarisationsrichtungsdrehelement auf der Emissionsseite versehen ist, als ein Polarisationstrennfilm A bezeichnet wird, und der Polarisationstrennfilm, welcher nicht mit dem Polarisationsrichtungsdrehelement auf der Emissionsseite versehen ist, als ein Polarisationstrennfilm B bezeichnet wird. Demgemäß tritt vom ersten Teilfarblichtstrom und zweiten Teilfarblichtstrom selektiv einer in den Polarisationstrennfilm B ein und der andere tritt in den Polarisationstennfilm A ein. Genauso wie der zuvor beschriebene Polarisationstrennfilm trennen die Polarisationstrennfilme A und B den eingetretenen Teillichtstrom in einen Teillichtstrom mit der ersten Polarisationsrichtung, welche eine Durchlässigkeit ermöglicht, und einen Teillichtstrom mit der zweiten Polarisationsrichtung, welcher reflektiert wird. Der Teillichtstrom, welcher durch den Polarisationstrennfilm B durchgetreten ist, wird vom Polarisationsänderungselement als der Teillichtstrom mit der ersten Polarisationsrichtung emittiert. Außerdem ist der Teillichtstrom, welcher durch den Polarisationstrennfilm B reflektiert wurde, der Teillichtstrom mit der zweiten Polarisationsrichtung, und er wird durch den benachbarten Polarisationstrennfilm A erneut reflektiert und dann durch Durchtreten durch einen Verzögerungsfilm (Polarisationsrichtungsdrehelement), wie beispielsweise ein Halbwellenlängenplättchen, um etwa 90° gedreht wird. Dann wird der Teillichtstrom vom Polarisationsänderungselement als der Teillichtstrom mit der ersten Polarisationsrichtung emittiert. Andererseits ist der Teillichtstrom, welcher durch den Polarisationstrennfilm A durchgetreten ist, der Teillichtstrom mit der ersten Polarisationsrichtung, und er wird durch Durchtreten durch einen Verzögerungsfilm, wie beispielsweise ein Halbwellenlängenplättchen, um etwa 90° gedreht und vom Polarisationsänderungselement als der Teillichtstrom mit der zweiten Polarisationsrichtung emittiert wird. Außerdem wird der Teillichtstrom, welcher durch den Polarisationstrennfilm A reflektiert wurde, durch den benachbarten Polarisationstrennfilm B erneut reflektiert und dann vom Polarisationsänderungselement als der Teillichtstrom mit der zweiten Polarisationsrichtung emittiert.
Da der erste Teilfarblichtstrom und der zweite Teilfarblichtstrom in den Polarisationstrennfilm eintreten, der sich durch das Vorhandensein des Polarisationsrichtungsdrehelement unterscheidet, werden der erste Teilfarblichtstrom und der zweite Teilfarblichtstrom in verschiedenen Polarisationsrichtungen vereinheitlicht, derart dass der erste Teilfarblichtstrom in einer ersten Polarisationsrichtung vereinheitlicht wird und der zweite Teilfarblichtstrom in einer zweiten Polarisationsrichtung vereinheitlicht wird.
Zum Beispiel werden die ersten Teilfarblichtströme alle in S-Polarisationslicht angeordnet, und die zweiten Teilfarblichtströme werden alle in P-Polarisationslicht angeordnet. Dann werden diese Teillichtströme durch das optische Überlagerungselement im beleuchteten Bereich überlagert. Die anschließende Funktionsweise ist dieselbe wie jene des vorherigen optischen Beleuchtungssystems des ersten Aspekts.
Im optischen Beleuchtungssystem des dritten Aspekts ist es möglich, vom ersten Teilfarblichtstrom und zweiten Teilfarblichtstrom innerhalb des Polarisationsänderungselements den Unterschied des Lichtweglänge zwischen dem Teillichtstrom mit dem kürzesten Lichtweg und dem Teillichtstrom mit dem längsten Lichtweg im Vergleich zu den optischen Beleuchtungssystemen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts kleiner zu machen. Demnach ist es möglich, den Vergrößerungsfaktor des ersten Teilfarblichtstroms und den Vergrößerungsfaktor des zweiten Teilfarblichtstroms im beleuchteten Bereich gleich zu machen. Folglich kann ein Beleuchtungswirkungsgrad verbessert werden. Während außerdem die Polarisationsstrahlungsteileranordnungen in denn zuvor beschriebenen optischen Beleuchtungssystemen der ersten und zweiten Aspekte die Polarisationstrennfilme und die Reflexionsfilme aufweisen, weist die Polarisationsstrahlungsteileranordnung im optischen Beleuchtungssystem des dritten Aspekts nur die Polarisationstrennfilme auf. Demnach ist die Struktur der Polarisationsstrahlungsanordnung einfach, wodurch sie leicht herzustellen ist.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in Anspruch 4 definiert.
Bei dieser Anordnung wird zunächst Licht von einer Lichtquelle durch das optische Farblichttrennelement in das erste Farblicht und das zweite Farblicht getrennt. Das erste Farblicht und das zweite Farblicht werden durch das optische Lichtstromteilungselement individuell in mehrere Teillichtströme geteilt und gesammelt. Genauer gesagt, wird das erste Farblicht in die ersten Teilfarblichtströme geteilt, und das zweite Farblicht wird in die zweiten Teilfarblichtströme geteilt. Jeder dieser Teillichtströme tritt in das Polarisationsänderungselement mit der Polarisationsstrahlungsteileranordnung und dem Polarisationsrichtungsdrehelement ein und wird in den ersten Teilfarblichtstrom und den zweiten Teilfarblichtstrom umgewandelt, wobei jeder Teillichtstrom einen gewünschten Polarisationszustand für jedes Licht aufweist. Hierbei ist die Struktur der Polarisationsstrahlungsteileranordnung dieselbe wie jene des optischen Beleuchtungssystems des zuvor beschriebenen dritten Aspekts. Demgemäß tritt durch Auswählen von Positionen individuell der erste Teilfarblichtstrom in den Polarisationstrennfilm B ein und der zweite Teilfarblichtstrom in einen Polarisationstrennfilm A ein. Die anschließende Funktionsweise ist dieselbe wie jene des optischen Systems des dritten Aspekts.
Im optischen Beleuchtungssystem des vierten Aspekts ist es genauso wie beim optischen Beleuchtungssystem des dritten Aspekts möglich, vom ersten Teilfarblichtstrom und zweiten Teilfarblichtstrom innerhalb des Polarisationsänderungselement den Lichtweglängenunterschied zwischen dem Teillichtstrom mit dem kürzesten Lichtweg und dem Teillichtstrom mit dem längsten Lichtweg im Vergleich zu den optischen Beleuchtungssystemen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts kleiner zu machen. Demnach ist es leicht möglich, den Vergrößerungsfaktor des ersten Teilfarblichtstroms und den Verstärkungsfaktor des zweiten Teilfarblichtstroms im beleuchteten Bereich gleich zu machen. Folglich kann der Beleuchtungswirkungsgrad verbessert werden. Außerdem ist genauso wie beim optischen Beleuchtungssystem des dritten Aspekts die Struktur der Polarisationsstrahlungsteileranordnung einfach, wodurch sie leicht herzustellen ist.
Das optische Farblichttrennelement, das im optischen Beleuchtungssystem des ersten, zweiten, dritten und vierten Aspekts zu verwenden ist, kann aus zwei Spiegeln, einem optischen Teil mit zwei Spiegeln, einem reflektierenden Hologramm oder einem durchlässigen Hologramm gebildet werden.
Wenn das optische Farblichttrennelement durch zwei Spiegel gebildet wird, kann der erste Spiegel auf einen dichroitischen Spiegel zum Durchführen von Farbtrennung festgelegt sein, und der zweite Spiegel kann so festgelegt sein, dass er einen reflektierenden Spiegel realisiert. Im Allgemeinen weisen dichroitische Spiegel und reflektierende Spiegel einen hohen Reflexionsfaktor auf. Wenn demnach solche Spiegel in der Struktur verwendet werden, wird es möglich, ein Farblicht unweigerlich mit einem hohen Wirkungsgrad zu trennen. Hierbei ist es möglich, einen reflektierenden Spiegel nicht nur unter Verwendung eines allgemeinen reflektierenden Spiegels zu bilden, welcher aus einem Metallfilm, wie beispielsweise Aluminium, gebildet ist, sondern auch unter Verwendung eines dichroitischen Spiegels, welcher ein bestimmtes Farblicht reflektiert. Bei dieser Anordnung kann unnötiges Licht (zum Beispiel Infrarotlicht, Ultraviolettlicht und ein bestimmtes Farblicht, wie beispielsweise gelbes Licht) durch das optische Farblichttrennelement aus dem Beleuchtungslicht entfernt werden. Wenn demnach diese optischen Beleuchtungssysteme für einen Projektor verwendet werden, ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Lichtmodulationseinrichtung zu verbessern, die für den Projektor verwendet wird, und die Bildqualität des Projektionsbildes zu verbessern. In dieser Hinsicht ist die Funktion des zweiten Spiegels, ein bestimmtes Farblicht zu reflektieren, welches durch den ersten Spiegel durchgelassen wird, weshalb der zweite Spiegel nicht unbedingt ein dichroitischer Spiegel sein muss. Wenn jedoch ein dichroitischer Spiegel verwendet wird, ist es leicht, im Vergleich zu einem allgemeinen reflektierenden Spiegel einen höheren Reflexionsfaktor zu erreichen, weshalb es günstig ist, einen Lichtnutzungsgrad im optischen Farblichttrennelement zu erhöhen.
Wenn zwei Spiegel verwendet werden, ist es außerdem vorzuziehen, den ersten und den zweiten Spiegel folgendermaßen anzuordnen:

(1) Der erste Spiegel und der zweite Spiegel sind nicht parallel zueinander, sondern der erste Spiegel ist in einem Winkel von 45° zu einer optischen Achse der Lichtquelle angeordnet, und der zweite Spiegel ist in einem Winkel von (45 – α)° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet.
(2) Der erste Spiegel und der zweite Spiegel sind nicht parallel zueinander, sondern der erste Spiegel ist in einem Winkel von (45 + α)° zur optischen Achse des Lichtelements angeordnet, und der zweite Spiegel ist in einem Winkel von 45° zur optischen Achse angeordnet.
(3) Der erste Spiegel und der zweite Spiegel sind nicht parallel zueinander angeordnet, sondern der erste Spiegel ist in einem Winkel von (45 + β)° zur optischen Achse des Lichtelements angeordnet, und der zweite Spiegel ist in einem Winkel von (45 – β)° zur optischen Achse angeordnet.
(4) Der erste Spiegel und der zweite Spiegel sind parallel zueinander, und sie sind in einem Winkel von 45° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet.

Konkret kann, wenn die Spiegel wie in Fall (3) und (4) angeordnet werden, ein Farblicht in Bezug auf eine vorbestimmte Achse symmetrisch getrennt werden, weshalb dies zur Vereinfachung der Struktur des optischen Übertragungselements vorzuziehen ist.
Außerdem ist in Fall (1) bis (3) die Funktion des optischen Farblichttrennelements, die Richtungen der Lichtströme, welche zum Polarisationsänderungselement emittiert werden, zwischen dem ersten Teilfarblichtstrom und dem zweiten Teilfarblichtstrom verschieden zu machen. Um diese Funktion zu realisieren, werden demnach der erste Spiegel und der zweite Spiegel nicht parallel zueinander angeordnet, weshalb die Anordnungswinkel des ersten Spiegels und des zweiten Spiegels nicht auf die zuvor beschriebenen Beispiele beschränkt sind. Die optischen Charakteristiken des optischen Übertragungselements müssen jedoch entsprechend einem Einfallswinkel des Farblichts zum optischen Übertragungselement in geeigneter Weise eingestellt werden.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung des Falles, in dem das optische Farblichttrennelement aus einem optischen Teil mit zwei Spiegeln besteht. Für ein optisches Teil mit zwei Spiegeln sind Beispiele wie folgt:

(A) Ein optisches Teil, das ein Durchsichtplattenelement, einen dichroitischen Spiegel, der auf einer von zwei einander gegenüberliegenden Ebenen des Durchsichtelements angeordnet ist, und einen reflektierenden Spiegel, der auf der anderen der Ebenen angeordnet ist, umfasst.
(B) Ein optisches Teil, das ein Durchsichtplattenelement, ein rechtwinkeliges Prisma, das auf einer von zwei einander gegenüberliegenden Ebenen des Durchsichtelements fest angebracht ist, einen reflektierenden Spiegel, der auf der anderen der Ebenen angeordnet ist, und einen dichroitischen Spiegel, der zwischen dem Durchsichtelement und dem rechtwinkeligen Prisma angeordnet ist, umfasst.
(C) Ein optisches Teil, das ein Durchsichtplattenelement, mehrere kleinformatige rechtwinkelige Prismen, die auf einer von zwei einander gegenüberliegenden Ebenen des Durchsichtelements fest angebracht sind, einen reflektierenden Spiegel, der auf der anderen der Ebenen angeordnet ist, und einen dichroitischen Spiegel, der zwischen dem Durchsichtelement und den rechtwinkeligen Prismen angeordnet ist, umfasst.

Wenn das optische Farblichttrennelement aus einem optischen Teil wie diesem besteht, kann der Zusammenbau des optischen Systems leicht bewerkstelligt werden. Wenn außerdem ein optisches Teil, wie beispielsweise (B) oder (C), verwendet wird, tritt Licht durch ein rechtwinkeliges Prisma mit einem Brechungsfaktor, der größer als 1 ist, in den dichroitischen Spiegel ein. Demnach wird der Einfallswinkel des Lichts auf den dichroitischen Spiegel geschmälert, derart dass die Lichttrennungscharakteristik des dichroitischen Spiegels verbessert wird und eine Lichtwegverschiebung beseitigt werden kann. Wenn außerdem ein optisches Teil wie beispielsweise (C) verwendet wird, kann der Prismenteil miniaturisiert werden, wodurch das optische Farblichttrennelement miniaturisiert werden kann und an Gewicht davon eingespart werden kann. In dieser Hinsicht ist es möglich, einen reflektierenden Spiegel nicht nur unter Verwendung eines allgemeinen reflektierenden Spiegels, welcher aus einem Metallfilm, wie beispielsweise Aluminium, gebildet ist, sondern auch unter Verwendung eines dichroitischen Spiegels zu bilden, der ein bestimmtes Farblicht reflektiert, und es kann die zuvor beschriebene Wirkung erzielt werden. Die Funktion des zweiten Spiegels ist, ein bestimmtes Farblicht zu reflektieren, welches durch den ersten Spiegel durchgelassen wurde, weshalb der zweite Spiegel nicht unbedingt ein dichroitischer Spiegel sein muss. Wenn jedoch ein dichroitischer Spiegel verwendet wird, ist es leicht, einen höheren Reflexionsfaktor im Vergleich zu einem allgemeinen reflektierenden Spiegel zu erhalten, weshalb es günstig ist, den Lichtnutzungsgrad im optischen Farblichttrennelement zu erhöhen.
Außerdem sind in den optischen Teilen (A) bis (C) eine der Ebenen, auf welchen ein dichroitischer Spiegel angeordnet ist, und die andere der Ebenen, auf welcher ein reflektierender Spiegel angeordnet ist, vorzugsweise folgendermaßen angeordnet:

(a) Die eine der Ebenen und die andere der Ebenen sind nicht parallel zueinander, sondern die eine der Ebenen ist in einem Winkel von 45° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet, und die andere der Ebenen ist in einem Winkel von (45 – α)° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet.
(b) Die eine der Ebenen und die andere der Ebenen sind nicht parallel zueinander, sondern die eine der Ebenen ist in einem Winkel von (45 + β)° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet, und die andere der Ebenen ist in einem Winkel von 45° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet.
(c) Die eine der Ebenen und die andere der Ebenen sind nicht parallel zueinander, sondern die eine der Ebenen ist in einem Winkel von (45 + β)° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet, und die andere der Ebenen ist in einem Winkel von (45 – β)° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet.
(d) Die eine der Ebenen und die andere der Ebenen sind mit einer vorbestimmten Distanz dazwischen parallel zueinander, und sie sind individuell in einem Winkel von 45° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet.

Konkret kann, wenn die Spiegel wie in Fall (c) und (d) angeordnet werden, ein Farblicht in Bezug auf eine vorbestimmte Achse symmetrisch getrennt werden, weshalb dies zur Vereichfachung der Struktur des optischen Übertragungselements vorzuziehen ist.
Außerdem ist in den Fall (1) bis (3) die Funktion des optischen Farblichttrennelements, die Richtung des ersten Teilfarblichtstroms von der des zweiten Teilfarblichtstroms verschieden zu machen, welche zum Polarisationsänderungselement emittiert werden. Um diese Funktion zu realisieren, kann demnach die eine der Ebenen nicht parallel zu der anderen der Ebenen angeordnet werden, wodurch die Anordnungswinkel der einen der Ebenen und der anderen der Ebenen nicht auf die zuvor beschriebenen Beispiel beschränkt sind. Die optische Charakteristik des optischen Übertragungselements muss jedoch entsprechend einem Einfallswinkel des Farblichts auf das optische Übertragungselement in geeigneter Weise eingestellt werden.
Schließlich erfolgt eine Beschreibung des Falles, in dem das optische Farblichttrennelement aus einem reflektierenden Hologramm oder einem durchlässigen Hologramm besteht ist. In diesem Fall kann das optische Farblichttrennelement aus einem Plattenhologramm gebildet sein, wodurch die Anzahl von Teilen des optischen Farblichttrennelements verringert werden kann, das optische Beleuchtungssystem miniaturisiert werden kann, und an Geicht davon eingespart werden kann.
Das optische Lichtstromteilungselement, das für ein optisches Beleuchtungssystem zu verwenden ist, kann aus einer Linsenanordnung, einer Spiegelanordnung, einer Lichtleitstange mit vier Reflexionsebenen und so weiter gebildet werden. Wenn eine Spiegelanordnung verwendet wird, werden die Kosten niedriger als im Falle des Verwendens einer Linsenanordnung oder einer Lichtleitstange. Wenn außerdem eine Spiegelanordnung oder eine Lichtleitstange verwendet werden, tritt ein Öffnungsfehler, welcher eine Linsenanordnung stets begleitet, nicht auf. Demnach wird eine Lichtkonzentration verbessert, und ein Beleuchtungswirkungsgrad kann verbessert werden.
Außerdem ist es im optischen Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung ferner vorzuziehen, eine dichroitische Filteranordnung einzurichten, um unnötiges einfallendes Farblicht auf einer Einfallsseite der Polarisationsstrahlungsteileranordnung zu blockieren. Wenn solch eine dichroitische Filteranordnung eingerichtet wird, wird selbst bei einem optischen Farblichttrennelement mit einer verhältnismäßig größeren Einfallswinkelabhängigkeit in der Lichttrennungscharakteristik verhindert, dass unnötiges Licht in die Polarisationsstrahlungsteileranordnung eintritt. Demnach können das erste Farblicht und das zweite Farblicht unweigerlich getrennt werden. Wenn in dieser Hinsicht das optische Übertragungselement auf der Einfallsseite des Polarisationsänderungselements angeordnet ist, kann die dichroitische Filteranordnung nicht nur zwischen dem optischen Übertragungselement und dem Polarisationsänderungselement, sondern auch auf der Einfallsseite des optischen Übertragungselements angeordnet werden.
Außerdem weist im optischen Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung das optische Farblichttrennelement vorzugsweise solch eine Farbtrennungscharakteristik auf, dass grünes Licht vom roten Licht und blauen Licht getrennt wird. Bei dieser Anordnung wird es leicht, die Auswahlcharakteristik des grünen Lichts des optischen Farblichttrennelements zu optimieren. Wenn demnach ein optisches Beleuchtungssystems mit solch einer Struktur auf einen Projektor angewendet wird, wird es leichter, den Kontrast und den Ausnutzungsgrad von grünem Licht zu verbessern, und es wird möglich, ein Projektionsbild mit hohem Kontrast und hoher Helligkeit anzuzeigen.
Wenn darüber hinaus unter Verwendung des zuvor beschriebenen optischen Beleuchtungssystems ein Projektor mit einer Lichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des Lichts, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird, und einer Projektionslinse zum Projizieren des modulierten Lichts durch die Lichtmodulationseinrichtung gebildet wird, ist es möglich, die Polarisationsabhängigkeit der optischen Elemente zu verringern, die auf der weiter vorgelagerten Seite des Lichtwegs als das optische Beleuchtungssystem angeordnet sind. Demnach wird es möglich, die Bildqualität und die Helligkeit des Projektionsbildes zu verbessern.
Konkret wird das optische Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung vorzugsweise auf den folgenden Projektor angewendet:

(I) Einen Projektor, der umfasst: ein optisches Beleuchtungssystem, das zuvor beschrieben wurde; eine erste Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des ersten Farblichts, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; eine zweite Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des dritten Farblichts, das im zweiten Farblicht enthalten ist, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; eine dritte Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des vierten Farblichts, das im zweiten Farblicht enthalten ist, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; einen Polarisationsstrahlungsteiler zum Trennen von Licht, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird, in das erste Farblicht und das zweite Farblicht; und eine Projektionslinse, welche ein Farblichttrenn- und -vereinigungselement zum Trennen des zweiten Farblichts in das dritte Farblicht und das vierte Farblicht und auch zum Vereinigen von Licht, das von der zweiten Reflexionslichtmodulationseinrichtung emittiert wird, und von Licht, das von der dritten Reflexionslichtmodulationseinrichtung emittiert wird, zur Emission an den Polarisationsstrahlungsteiler umfasst, wobei Licht, das durch den Polarisationsstrahlungsteiler von Licht ausgewählt wird, das von der ersten Reflexionslichtmodulationseinrichtung emittiert wird, und Licht, das vom Farblichttrennungs/vereinigungselement emittiert wird, projiziert wird.
(II) Einen Projektor, der umfasst: ein optisches Beleuchtungssystem, das zuvor beschrieben wurde; eine erste Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des ersten Farblichts, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; eine zweite Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des dritten Farblichts, das im zweiten Farblicht enthalten ist, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; eine dritte Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des vierten Farblichts, das im zweiten Farblicht enthalten ist, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; erste bis vierte Polarisationsstrahlungsteiler; einen ersten Wellenlängenwahlverzögerungsfilm, der zwischen dem ersten Polarisationsstrahlungsteiler und dem dritten Polarisationsstrahlungsteiler angeordnet ist; einen zweiten Wellenlängenwahlverzögerungsfilm, der zwischen dem dritten Polarisationsstrahlungsteiler und dem vierten Polarisationsstrahlungsteiler angeordnet ist; und eine Projektionslinse zum Projizieren von Licht, das vom vierten Polarisationsstrahlungsteiler emittiert wird, wobei der erste Polarisationsstrahlungsteiler Licht, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird, in das erste Farblicht und das zweite Farblicht trennt, der zweite Polarisationsstrahlungsteiler das erste Farblicht, das durch den ersten Polarisationsstrahlungsteiler getrennt wird, in die erste Reflexionslichtmodulationseinrichtung führt und das erste Farblicht, das durch die erste Reflexionslichtmodulationseinrichtung moduliert wird, auch in den vierten Polarisationsstrahlungsteiler führt, der erste Wellenlängenwahlverzögerungsfilm nur eine Polarisationsrichtung des dritten Farblichts aus dem dritten Farblicht und dem vierten Farblicht, die im zweiten Farblicht enthalten sind, das durch den ersten Polarisationsstrahlungsteiler getrennt wird, etwa 90° dreht, der dritte Polarisationsstrahlungsteiler das dritte Farblicht und das vierte Farblicht, die vom ersten Wellenlängenwahlverzögerungsfilm emittiert werden, in die zweite Reflexionslichtmodulationseinrichtung und die dritte Reflexionslichtmodulationseinrichtung führt und das dritte Farblicht und das vierte Farblicht, die durch die zweite Reflexionslichtmodulationseinrichtung und die dritte Reflexionsmodulationseinrichtung moduliert werden, auch in den zweiten Wellenlängenwahlverzögerungsfilm führt, der zweite Wellenlängenwahlverzögerungsfilm nur eine Polarisationsrichtung des dritten Farblichts aus dem dritten Farblicht und dem vierten Farblicht, die vom dritten Polarisationsstrahlungsteiler emittiert werden, etwa 90° dreht, und der vierte Polarisationsstrahlungsteiler das erste Farblicht, das vom zweiten Polarisationsstrahlungsteiler emittiert wird, und das dritte Farblicht und das vierte Farblicht, die vom zweiten Wellenlängenwahlverzögerungsfilm emittiert werden, vereinigt und zur Projektionslinse emittiert.
(III) Einen Projektor, der umfasst: ein optisches Beleuchtungssystem, der zuvor beschrieben wurde; ein optisches Farbtrennsystem zum Trennen von Licht, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird, in ein erstes Farblicht, ein zweites Farblicht und ein drittes Farblicht; eine erste Durchlichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des ersten Farblichts, das durch das optische Farbtrennsystem als Reaktion auf ein Bildsignal getrennt wird; eine zweite Durchlichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des zweiten Farblichts, das durch das optische Farbtrennsystem als Reaktion auf ein Bildsignal getrennt wird; eine dritte Durchlichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des dritten Farblichts, das durch optische Farbtrennsystem als Reaktion auf ein Bildsignal getrennt wird; ein optisches Farbvereinigungssystem zum Vereinigen des ersten Farblichts, des zweiten Farblichts und des dritten Farblichts, welche durch die erste Durchlichtmodulationseinrichtung, die zweite Durchlichtmodulationseinrichtung beziehungsweise die dritte Durchlichtmodulationseinrichtung moduliert wurden; und eine Projektionslinse zum Projizieren des Lichts, das durch das optische Farbvereinigungssystem vereinigt wird.

Wenn ein Projektor wie in (I), (II) und (III) gebildet wird, wird die Polarisationsabhängigkeit der Lichttrennungscharakteristik eines dichroitischen Spiegels, eines dichroitischen Prismas und einer Polarisationsstrahlungsteileranordnung verringert. Demnach ist es möglich, eine hohe Qualität und eine hohe Helligkeit des Projektionsbildes, sowie eine Kostensenkung des optischen Systems, welches eine Farblichttrennung und eine Farblichtvereinigung durchführt, zu erreichen. Außerdem erreicht in einem Projektor mit einer Struktur, wie in (ii) beschrieben, jedes Farblicht die Projektionslinse durch zwei Polarisationsstrahlungsteiler zur Gänze, wodurch der Kontrast des Projektionsbildes des Projektors weiter verbessert werden kann. In dieser Hinsicht können der erste und der vierte Polarisationsstrahlungsteiler durch einen dichroitischen Spiegel oder ein dichroitisches Prisma ersetzt werden, und es kann in diesem Fall die Kostensenkung erreicht werden. Außerdem kann im optischen Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung von den drei Farblichtern, das heißt, dem ersten Farblicht, dem zweiten Farblicht und dem dritten Farblicht, ein Farblicht mit einem verschiedenen Polarisationszustand von dem der beiden anderen Farblichter emittiert werden. Für gewöhnlich wird in einem so genannten Dreiplattenprojektor, welcher drei Durchlichtmodulationseinrichtungen zum Modulieren des ersten Farblichts, des zweiten Farblichts beziehungsweise des dritten Farblichts und das optische Farbvereinigungssystem zum Vereinigen des ersten Farblichts, des zweiten Farblichts und des dritten Farblichts, welche durch die jeweiligen Durchlichtmodulationseinrichtungen moduliert wurden, um den Vereinigungswirkungsgrad des Farblichts im optischen Farbvereinigungssystem zu verbessern, umfasst, ein Halbwellenlängenplättchen unmittelbar vor oder unmittelbar hinter der Durchlichtmodulationseinrichtung angeordnet. Demgemäß unterscheidet sich der Polarisationszustand wenigstens eines Farblichts des einfallenden Lichts auf das optische Farbvereinigungssystem von den Polarisationszuständen der anderen Farblichter. Wenn jedoch das optische Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann das Halbwellenlängenplättchen, das für solch einen Zweck verwendet wird, weggelassen werden. Folglich kann eine Kostensenkung erreicht werden.
Wenn zum Beispiel das optische Beleuchtungssystem eine Struktur aufweist, in welcher grünes Licht als S-Polarisationslicht emittiert wird, und blaues und rotes Licht als P-Polarisationslicht emittiert werden, ist es unnötig, eine Halbwellenlängenplättchen unmittelbar vor oder unmittelbar hinter der Durchlichtmodulationseinrichtung anzuordnen. Wenn außerdem das optische Beleuchtungssystem eine Struktur aufweist, in welcher grünes Licht als P-Polarisationslicht emittiert wird, und blaues und rotes Licht als S-Polarisationslicht emittiert werden, wird dieselbe Anzahl von Halbwellenlängenplättchen für jede Durchlichtmodulationseinrichtung unmittelbar vor oder unmittelbar hinter allen, das heißt, den ersten bis dritten, Durchlichtmodulationseinrichtungen erforderlich. In einem Lichtweg für jede Farbe wird dieselbe Anzahl von Halbwellenlängenplättchen angeordnet, wodurch eine Chrominanzungleichmäßigkeit verringert werden kann.
Außerdem kann in Abhängigkeit von der Anzeigecharakteristik der Durchlichtmodulationseinrichtung der Polarisationszustand des einfallenden Lichts auf die Durchlichtmodulationseinrichtung begrenzt werden. Wenn zum Beispiel grünes Licht als S-Polarisationslicht eintreten gelassen wird und blaues und rotes Licht als P-Polarisationslicht in die Durchlichtmodulationseinrichtung eintreten gelassen werden, ist die Struktur des in (II) beschriebenen Projektors wirksam.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine erste Ausführungsform des Projektors veranschaulicht, der ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
2 ist eine Schnittansicht, welche die Detailstruktur eines Polarisationsänderungselements veranschaulicht, das in einem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine zweite Ausführungsform des Projektors veranschaulicht, der ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
4 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine dritte Ausführungsform des Projektors veranschaulicht, der ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
5 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine vierte Ausführungsform des Projektors veranschaulicht, der ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
6 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine fünfte Ausführungsform des Projektors veranschaulicht, der ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
7 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine sechste Ausführungsform des Projektors veranschaulicht, der ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
8 ist eine Schnittansicht, welche die Detailstruktur eines modifizierten Beispiels eines Polarisationsänderungselements veranschaulicht;
9(a) und 9(b) sind Diagramme, welche andere Ausführungsformen der optischen Farblichttrennelemente veranschaulichen, die in einem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
10(a) und 10(b) sind Diagramme, welche andere Ausführungsformen der optischen Farblichttrennelemente veranschaulichen, die in einem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
11(a) und 11(b) sind Diagramme, welche andere Ausführungsformen des optischen Farblichttrennelements veranschaulichen, das in einem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
12 ist ein Diagramm, welches eine andere Ausführungsform des optischen Farblichttrennelements veranschaulicht, das in einem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
13 ist ein Diagramm, welches eine andere Ausführungsform des optischen Farblichttrennelements veranschaulicht, das in einem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
14 ist ein Diagramm, welches eine andere Ausführungsform des optischen Farblichttrennelements veranschaulicht, das in einem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
15 ist ein Diagramm, welches eine andere Ausführungsform des optischen Lichtstromteilungselements und des optischen Farblichttrennelements veranschaulicht, die in einem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
16 ist eine schematische Darstellung, welche eine Reflexionscharakteristik des dichroitischen Spiegels veranschaulicht, der in einem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
17 ist eine schematische Darstellung, welche eine Lichttrennungscharakteristik des dichroitischen Prismas veranschaulicht, das in einem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
18 ist eine schematische Darstellung, welche eine optische Charakteristik des Wellenlängenwahlerzögerungsfilms veranschaulicht, der in einem Projektor verwendet wird, der ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden erfolgt unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine ausführliche Beschreibung einiger Ausführungsformen eines optischen Beleuchtungssystems und eines Projektors gemäß der vorliegenden Erfindung.
(Erste Ausführungsform)
1 veranschaulicht eine Ausführungsform des Projektors, der ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Der Projektor weist ein optisches Beleuchtungssystem 10, ein optisches Farbtrennungs/vereinigungssystem 100, drei reflektierende Flüssigkristallplatten 200R, 200G und 200B als Lichtmodulationseinrichtungen und eine Projektionslinse 210 auf.
Das optische Beleuchtungssystem 10 umfasst eine Lichtquelle 20, welche annähernd parallele Lichtströme emittiert, eine erste Linsenanordnung 30, welche ein optisches Lichtstromteilungselement bildet, ein optisches Farblichttrennelement 40, ein Polarisationsänderungselement 50, eine zweite Linsenanordnung 60, welche ein optisches Übertragungselement bildet, und eine Überlagerungslinse 70, welche ein optisches Überlagerungselement bildet, und hat eine Funktion des Erzeugens eines Beleuchtungslichtstroms mit einer einheitlichen Polarisationsrichtung für jedes Farblicht.
Die Lichtquelle 20 weist eine Lichtquellenlampe 21 und einen konkaven Spiegel 22 auf. Das Licht, das von der Lichtquellenlampe 21 emittiert wird, wird durch den konkaven Spiegel 22 reflektiert, um Lichtstrahlungsströme zu sein, welche annähernd parallel zueinander sind und in die erste Linsenanordnung 30 eintreten. Hierbei kann für die Lichtquellenlampe 21 eine Metallhalogenidlampe, eine Xenonlampe, eine Hochdruckquecksilberlampe und eine Halogenlampe verwendet werden. Für den konkaven Spiegel 22 kann ein Parabolreflektor, ein Ellipsoidreflektor und ein Kugelreflektor verwendet werden.
Die erste Linsenanordnung 30 weist eine Struktur auf, in welcher mehrere kleine Linsen 31, welche jeweils eine Konturform aufweisen, die fast einem beleuchteten Bereich ähnelt, in einer N × M-Matrix angeordnet sind. In der vorliegenden Erfindung ist der beleuchtete Bereich der Anzeigebereich der reflektierenden Flüssigkristallplatte, und die Kontur davon ist rechteckig. Demnach sind auch die kleinen Linsen 31 so festgelegt, dass sie eine rechteckige Kontur aufweisen. Jede der kleinen Linsen 31 teilt die Lichtströme, welche von der Lichtquelle 30 eingetreten sind und annähernd parallel zueinander sind, in mehrere (M × N) Teillichtströme und sammelt jeden Teillichtstrom individuell in der Nachbarschaft des Polarisationsänderungselements 50. Mit anderen Worten, das Polarisationsänderungselement 50 ist in der Position angeordnet, wo die Teillichtströme von der ersten Linsenanordnung 30 gesammelt werden.
Das optische Farblichttrennelement 40 ist zwischen der ersten Linsenanordnung 30 und der zweiten Linsenanordnung 60 angeordnet und umfasst einen dichroitischen Spiegel 51 als einen ersten Spiegel und einen reflektierenden Spiegel 42 als einen zweiten Spiegel, welcher auf der Rückseite des ersten Spiegels 41 angeordnet ist. Der dichroitische Spiegel 41 weist eine Lichttrennungscharakteristik auf, wie in 16 dargestellt, reflektiert rotes Licht (R) und blaues (B) Licht und lässt grünes Licht (G) durch. Der reflektierende Spiegel 42 besteht aus einem allgemeinen Spiegel, der durch einen Metallfilm, wie beispielsweise Aluminium usw., gebildet ist, oder einem dichroitischen Spiegel, welcher grünes Licht (G) reflektiert. Die Funktion des reflektierenden Spiegels 42 ist es, ein bestimmtes Farblicht zu reflektieren, welches durch den dichroitischen Spiegel 42 durchgelassen wurde, weshalb er nicht unbedingt ein dichroitischer Spiegel ist. Wenn jedoch ein dichroitischer Spiegel verwendet wird, ist es leicht, im Vergleich zu einem allgemeinen reflektierenden Spiegel einen höheren Reflexionsfaktor zu erreichen, weshalb es günstig ist, einen Lichtnutzungsgrad im optischen Farblichttrennelement 40 zu erhöhen. In dieser Hinsicht kann ein dichroitischer Spiegel durch dielektrische Mehrschichtfilme ausgebildet sein.
Demgemäß trennt der dichroitische Spiegel 41 alle Teillichtströme, die von der Linsenanordnung 30 emittiert werden, in den ersten Teilfarblichtstrom, welcher grünes Licht (G) ist, und den zweiten Teilfarblichtstrom, welcher eine zusammengesetzte Farbe aus rotem Licht (R) und blauem Licht (B) ist.
Der dichroitische Spiegel 41 und der reflektierende Spiegel 42 sind in solch einem Zustand, dass sie nicht parallel zueinander sind, sondern der dichroitische Spiegel 41 ist in einem Winkel von 45° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet, und der reflektierende Spiegel 42 ist in einem Winkel von (45 – α)° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet (man beachte, dass α > 0). Der dichroitische Spiegel 41 kann in einem Winkel von (45 + α)° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet werden, und der reflektierende Spiegel 42 kann in einem Winkel von 45° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet werden.
Das optische Farblichttrennelement 40 emittiert den ersten Teilfarblichtstrom (G) und den zweiten Teilfarblichtstrom (B + R) zur zweiten Linsenanordnung 60 in verschiedenen Richtungen, die individuell auf dem Unterschied des Anordnungswinkels zwischen dem dichroitischen Spiegel 41 und dem reflektierenden Spiegel 42 basieren. Mit anderen Worten, die Funktion des optischen Farblichttrennelements 40 ist es, verschiedene Richtungen des Lichtstroms, welcher vom ersten Teilfarblichtstrom und dem zweiten Teilfarblichtstrom zur zweiten Linsenanordnung 60 emittiert wird, aufzuweisen. Um diese Funktion zu realisieren, können der dichroitische Spiegel 41 und der reflektierende Spiegel 42 demnach nicht parallel zueinander angeordnet sein, weshalb die Anordnungswinkel des dichroitischen Spiegels 41 und des reflektierenden Spiegels 42 in einem anderen als dem zuvor beschriebenen Winkel angeordnet werden können. Wie bereits erwähnt, müssen jedoch die Form und die optische Charakteristik der Linsen 661 und 62, welche die zweite Linsenanordnung 60 bilden, entsprechend einem Einfallswinkel des Farblichts auf die zweite Linsenanordnung 60 eingestellt werden.
Die zweite Linsenanordnung 60 weist eine Struktur auf, in welcher Paare einer konzentrischen Linse 61, welche jedem der zweiten Teilfarblichtströme (B + R) entspricht, und einer exzentrischen Linse 62, welche jedem der ersten Teilfarblichtströme (G) entspricht, in einer M × N-Matrix angeordnet sind.
Die zweite Linsenanordnung 60 veranlasst jeden der zweiten Teilfarblichtströme (B + R), durch die konzentrische Linse 61 in einen Polarisationstrennfilm 54 des Polarisationsänderungselements 50 einzutreten, der im Folgenden beschrieben wird, und sie veranlasst jeden der ersten Teilfarblichtströme (G), in einen Reflexionsfilm 55 des Polarisationsänderungselements 50 einzutreten, der im Folgenden beschrieben wird.
Hierbei ist die konzentrische Linse 61 eine Linse mit einer optischen Achse in der physikalischen Mitte des Linsenkörpers, und die exzentrische Linse 62 ist eine Linse mit einer optischen Achse entfernt von der physikalischen Mitte des Linsenkörpers. Diese Linsen 61 und 62 haben eine Funktion, den einfallenden Teillichtstrom wirksam zur Flüssigkristallplatte, das heißt, in den beleuchteten Bereich, zu übertragen, und eine Funktion, jeden der Teillichtströme zu veranlassen, in einem vorbestimmten Winkel in das Polarisationsänderungselement 50 einzutreten. Im Falle der vorliegenden Ausführungsform wird jeder der Teillichtströme annähernd senkrecht in das Polarisationsänderungselement 50 eintreten gelassen. Der Winkel, der durch den dichroitischen Spiegel 41 und die optische Achse La gebildet wird, beträgt 45°, derart dass jeder der zweiten Teilfarblichtströme (B + R) annähernd senkrecht in das Polarisationsänderungselement 50 eintritt. Demnach wird die konzentrische Linse 61 für die Linse für diese Abschnitte des Teillichtstroms eingesetzt. Gleichzeitig beträgt der Winkel, der durch den reflektierenden Spiegel 42 und die optische Achse La gebildet wird, (45 – α)°, derart dass jeder Abschnitt der ersten Teilfarblichtströme (G) etwas geneigt in das Polarisationsänderungselement 50 eintritt. Demnach wird die exzentrische Linse 62 für die Linse für diese Teillichtströme eingesetzt. Genauer gesagt, wird die optische Achse des Teillichtstroms durch die exzentrische Linse 62 gebeugt, um annähernd senkrecht in das Polarisationsänderungselement 50 einzutreten.
Wenn der dichroitische Spiegel 41 in einem Winkel von (45 + α)° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet wird, und der reflektierende Spiegel 42 in einem Winkel von 45° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet wird, empfiehlt es sich, die Position der konzentrischen Linse 61 durch die Position der exzentrischen Linse 62 zu ersetzen und die Richtung der exzentrischen Linse 62 umgekehrt zu der Richtung einzustellen, die in 1 dargestellt ist (der dünne Teil der Linse wird zur Seite der Lichtquelle 20 angeordnet). In dieser Hinsicht ist es wünschenswert, jeden Abschnitt des Teillichtstroms so einzustellen, dass er annähernd senkrecht in das Polarisationsänderungselement 50 eintritt, da die Polarisationstrennleistung des Polarisationsrennfilms 54, der im Folgenden beschrieben wird, leicht verbessert wird. Die Polarisationstrennungscharakteristik des Polarisationstrennfilms 54 kann jedoch durch die Filmkonstruktion geändert werden. Demgemäß kann die zweite Linsenanordnung 60 in Abhängigkeit von den optischen Charakteristiken des Polarisationstrennfilms 54 und des Reflexionsfilms 55 auf der Emissionsseite des Polarisationsänderungselements 50 angeordnet werden. In diesem Fall hat die zweite Linsenanordnung 60 nur eine Funktion des Durchlassens des einfallenden Teillichtstroms zur Flüssigkristallplatte, welcher der beleuchtete Bereich ist. Außerdem kann in diesem Fall die zweite Linsenanordnung 60 die Funktion der Überlagerungslinse 70 haben, die im Folgenden beschrieben wird.
Das Polarisationsänderungselement 50 umfasst eine Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 und ein Halbwellenlängenplättchen 52, welches auf der Emissionsseite der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 als ein Polarisationsrichtungsdrehelement angeordnet ist.
Wie in 2 dargestellt, weist die Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 eine Struktur auf, in welcher mehrere säulenförmige Durchsichtelemente 53 mit einer Parallelogrammschnittansicht gebondet sind. Das Durchsichtelement 53 ist zwar im Allgemeinen aus optischem Glas hergestellt, kann jedoch aus anderen Materialen bestehen (zum Beispiel Kunststoffen oder Kristall). Auf den Grenzflächen der benachbarten Durchsichtelemente 53 sind die Polarisationstrennfilme 54 und die Reflexionsfilme 55 austauschbar angeordnet. Der Polarisationstrennfilm 54 und der Reflexionsfilm 55 sind in einem Winkel von etwa 45° zu einer Einfallsendebene 51a des Polarisationsänderungselements 50 geneigt. Außerdem bilden der Polarisationstrennfilm 54 und der Reflexionsfilm 55 ein Paar, und die Anzahl von Paaren entspricht der Anzahl von Spalten N oder der Anzahl von Reihen M der ersten Linsenanordnung 30.
Der Polarisationstrennfilm 54 besteht aus einem dielektrischen Mehrschichtfilm usw. und trennen nichtpolarisiertes Licht in zwei Arten von linear polarisierten Lichtern, deren Richtungen orthogonal zueinander sind. Zum Beispiel hat er eine Polarisationstrennungscharakteristik, welche das P-Polarisationslicht durchlässt und das S-Polarisationslicht reflektiert. Außerdem besteht der Reflexionsfilm 55 aus einem dielektrischen Mehrschichtfilm, einem Metallfilm und so weiter.
Das Halbwellenlängenplättchen 52 ist in der Position angeordnet, wo das Licht, welches durch die Polarisationstrennfilme 54 durchgelassen wurde, emittiert wird, und dreht die Polarisationsrichtung des durchfallenden polarisierten Lichts um 90°. Dies bedeutet, dass das P-Polarisationslicht in das S-Polarisationslicht umgewandelt wird, und das S-Polarisationslicht wird in das P-Polarisationslicht umgewandelt.
In dieser Ausführungsform mit der Kombination der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 und dem Halbwellenlängenplättchen 52 wandelt das Polarisationsänderungselement 50 den zweiten Teilfarblichtstrom (B + R), welcher in den Polarisationstrennfilm 54 eintritt, in S-polarisiertes Licht als Polarisationslicht um, das zur Gänze die zweite Polarisationsrichtung aufweist, und es wandelt den ersten Teilfarblichtstrom (G), welcher in den Reflexionsfilm 55 eintritt, in P-polarisiertes Licht als Polarisationslicht um, das zur Gänze die erste Polarisationsrichtung aufweist. In dieser Hinsicht erfolgt später eine Beschreibung des Umwandlungsprozesses. Natürlich ist es möglich, eine Struktur anzuwenden, in welcher das Halbwellenlängenplättchen 52 in der Position angeordnet ist, wo das Licht, das durch den Reflexionsfilm 55 reflektiert wird, emittiert wird und der erste Teilfarblichtstrom (G) in das S-polarisierte Licht umgewandelt wird und der zweite Teilfarblichtstrom (B + R) in das P-polarisierte Licht umgewandelt wird.
Die Überlagerungslinse 70 ist auf der Emissionsseite des Polarisationsänderungselements 50 angeordnet und überlagert alle Teillichtströme, die vom Polarisationsänderungselement 50 emittiert werden, im beleuchteten Bereich, das heißt, den drei reflektierenden Flüssigkristallplatten 200R, 200G und 200B. In der Nachbarschaft des Lichteintrittsteils des optischen Farbtrennungs/vereinigungssystems 100 ist eine Parallelisierungslinse 99 angeordnet, und die Umwandlung erfolgt derart, dass der mittlere Lichtweg jedes Teillichtstroms zum beleuchteten Bereich annähernd parallel zur Beleuchtungsachse L ist. Demnach wird der Beleuchtungswirkungsgrad im beleuchteten Bereich verbessert.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung des optischen Farbtrennungs/vereinigungssystems 100. Das optische Farbtrennungs/vereinigungssystem 100 weist einen Polarisationsstrahlungsteiler 110 und ein dichroitisches Prisma 120, welches ein Farblichttrennungs/vereinigungselement bildet, auf. Der Polarisationsstrahlungsteiler 110 ist ein optisches Element, in welchem ein Polarisationstrennfilm 113 auf den Bondflächen von zwei rechtwinkeligen Prismen 111 und 112 ausgebildet ist, und er weist eine Einfallsendebene 114, eine Emissionsendebene 115 und zwei Einfalls/Emissionsendebenen 116 und 117 auf. Der Polarisationstrennfilm 113 ist aus einem dielektrischen Mehrschichtfilm usw. hergestellt und weist eine Polarisationstrennungscharakteristik auf, welche zum Beispiel das P-Polarisationslicht durchlässt und das S-Polarisationslicht reflektiert.
Die Einfallsebene 114 des Polarisationsstrahlungsteilers 110 liegt der Parallelisierungslinse 99 gegenüber und dient als eine Eintrittsebene des Lichts vom optischen Beleuchtungssystem 10. Eine Projektionslinse 210 ist gegenüber der Emissionsebene 115 des Polarisationsstrahlungsteilers 110 angeordnet, und eine reflektierende Flüssigkristallplatte 200G ist gegenüber der Einfalls/Emissionsendebene 116 angeordnet.
Das dichroitische Prisma 120 ist ein optisches Element, in welchem eine dichroitische Ebene 123 auf der Bondfläche von zwei rechtwinkeligen Prismen 121 und 122 miteinander ausgebildet ist, und weist drei Einfalls/Emissionsendebenen 124, 125 und 126 auf. Die dichroitische Ebene 123 besteht aus einem dielektrischen Mehrschichtfilm usw, und weist eine Farbtrennungscharakteristik auf, welche wenigstens rotes Licht reflektiert. Die Einfalls/Emissionsendebene 124 des dichroitischen Prismas 120 ist mit der Einfalls/Emissionsendebene 117 des Polarisationsstrahlungsteilers 110 gebondet. Gegenüber einer Einfalls/Emissionsendebene 125 ist eine reflektierende Flüssigkristallplatte 200B angeordnet, und gegenüber einer Einfalls/Emissionsendebene 126 ist individuell eine reflektierende Flüssigkristallplatte 200R angeordnet.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung der Funktionsweise eines Projektors mit der zuvor beschriebenen Struktur.
Das Licht von der Lichtquelle 20 wird durch jede der kleinen Linsen 31 der ersten Linsenanordnung 30 in mehrere Teillichtströme geteilt, und sie treten in das optische Farblichttrennelement 40 ein. Jeder der Teillichtströme wird durch den dichroitischen Spiegel 41 des optischen Farblichttrennelements 40 in den ersten Teilfarblichtstrom, welcher grünes Licht (G) ist, und in den zweiten Teilfarblichtstrom, welcher die zusammengesetzte Farbe des roten Lichts (R) und des blauen Lichts (B) ist, getrennt. Jeder zweite Teilfarblichtstrom wird durch den dichroitischen Spiegel 41 reflektiert und tritt durch die konzentrische Linse 61 der zweiten Linsenanordnung 60 in den Polarisationstrennfilm 54 der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 ein. Gleichzeitig wird jeder erste Teilfarblichtstrom durch den dichroitischen Spiegel 41 durchgelassen, wird durch den reflektierenden Spiegel 42 reflektiert und tritt durch die exzentrische Linse 62 der zweiten Linsenanordnung 60 in den Reflexionsfilm 55 der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 ein.
Der zweite Teilfarblichtstrom (B + R), welcher in den Polarisationstrennfilm 54 der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 eingetreten ist, wird in das P-Polarisationslicht, welches durch den Polarisationsfilm 54 durchtritt, und in das S-Polarisationslicht, welches reflektiert wird, getrennt. Das P-Polarisationslicht, welches durch den Polarisationstrennfilm 54 durchgetreten ist, wird durch Durchtreten durch das Halbwellenlängenplättchen 52 um etwa 90° gedreht, um in das S-Polarisationslicht umgewandelt zu werden. Andererseits wird das S-Polarisationslicht, welches durch den Polarisationstrennfilm 54 reflektiert wurde, durch den benachbarten Reflexionsfilm 55 reflektiert und wandert in derselben Richtung wie der des Polarisationslichts, welches durch den Polarisationstrennfilm 54 durchgetreten ist. Dieses Polarisationslicht tritt jedoch nicht durch das Halbwellenlängenplättchen 52 durch, weshalb die Polarisationsrichtung nicht geändert wird, das heißt, derart dass es das S-Polarisationslicht ohne Änderung ist. Demnach wird der zweite Teilfarblichtstrom (B + R), welcher in den Polarisationstrennfilm 54 eingetreten ist, zum S-Polarisationslicht vereinheitlicht und vom Polarisationsänderungselement 50 emittiert.
Gleichzeitig tritt der erste Teilfarblichtstrom (G), welcher in den Reflexionsfilm 55 der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 eingetreten ist, durch den Reflexionsfilm 55 in den Polarisationstrennfilm 54 ein. Demnach unterscheidet sich die Einfallsrichtung des ersten Teilfarblichtstroms (G) auf den Polarisationstrennfilm 54 um 90° vom zweiten Teilfarblichtstrom (B + R). Demgemäß wird das S-Polarisationslicht, welches vom Polarisationstrennfilm 54 durch den Reflexionsfilm 55 reflektiert wurde, in Bezug auf die Polarisationsrichtung um 90° gedreht, um durch Durchtreten durch das Halbwellenlängenplättchen 52 in das P-Polarisationslicht umgewandelt zu werden. Andererseits wird das P-Polarisationslicht, welches durch den Polarisationstrennfilm 54 durch den Reflexionsfilm 55 durchgetreten ist, durch einen anderen benachbarten Reflexionsfilm 55 reflektiert und wandert in derselben Richtung wie der des Polarisationslichts, welches durch den Polarisationsfilm 54 reflektiert wurde. Dieses Polarisationslicht tritt jedoch nicht durch das Halbwellenlängenplättchen 52 durch, weshalb die Polarisationsrichtung nicht geändert wird, das heißt, derart dass es das P-Polarisationslicht ohne Änderung ist. Demnach wird der erste Teilfarblichtstrom (G), welcher in den Reflexionsfilm 55 eingetreten ist, zum P-Polarisationslicht vereinheitlicht und vom Polarisationsänderungselement 50 emittiert.
In dieser Hinsicht zeigen in 2 die Lichtdarstellung durch eine durchgehende Linie und die Lichtdarstellung durch eine gestrichelte Linie das P-Polarisationslicht beziehungsweise das S-Polarisationslicht an. Diese Regel wird auch auf die Lichtdarstellung im Abschnitt des optischen Farbtrennungs/vereinigungssystems 100 in 1 angewendet.
Jeder der ersten Teilfarblichtströme (G) und jeder der zweiten Teilfarblichtströme (BB + R), welche vom Polarisationsänderungselement 50 emittiert werden, werden durch die Überlagerungslinse 70 auf den drei reflektierenden Flüssigkristallplatten 200R, 200G und 200B, das heißt, im beleuchten Bereich, überlagert.
Von den Lichtströmen, welche in den Polarisationsstrahlungsteiler 110 des optischen Farbtrennungs/vereinigungssystems 100 durch die Einfallsendebene 114 eingetreten sind, sind die ersten Teilfarblichtströme (G) alle das P-Polarisationslicht, weshalb sie durch den Polarisationstrennfilm 113 des Polarisationsstrahlungsteilers 110 durchgelassen werden, um geradeaus zu wandern, und von der Einfalls/Emissionsendebene 116 in die reflektierende Flüssigkristallplatte 200G eintreten. Der erste Teilfarblichtstrom (G) wird gemäß den Bildinformationen von der Außenseite, welche in der Figur nicht dargestellt ist, durch die reflektierende Flüssigkristallplatte 200G moduliert, wird in den Lichtstrom umgewandelt, welcher teilweise das S-Polarisationslicht gemäß der Modulation umfasst, wird durch die reflektierende Flüssigkristallplatte 200G auch reflektiert, um zur Einfalls/Emissionsendebene 116 zurückzukehren, und tritt in den Polarisationstrennfilm 113 der Polarisationsstrahlungsteilers 110 ein. Von den ersten Teilfarblichtströmen (G) wird der Lichtstrom, welcher moduliert und in das S-Polarisationslicht umgewandelt wurde, durch den Polarisationstrennfilm 113 reflektiert und tritt durch die Emissionsendebene 115 in die Projektionslinse 210 ein. Da in dieser Hinsicht die reflektierenden Flüssigkristallplatten 200R, 200G und 200B allgemein bekannt sind, wird die ausführliche Beschreibung der Struktur und der Funktionsweise davon unterlassen.
Gleichzeitig sind von den Lichtströmen, welche in den Polarisationsstrahlungsteiler 110 des optischen Farbtrennungs/vereinigungssystems 100 durch die Einfallsendebene 114 eingetreten sind, alle zweiten Teilfarblichtströme (B + R) das S-Polarisationslicht, weshalb sie durch den Polarisationstrennfilm 113 des Polarisationsstrahlungsteilers 110 reflektiert werden und in die dichroitische Ebene 123 des dichroitischen Prismas 120 eintreten. Vom zweiten Teilfarblichtstrom (B + R), welcher in die dichroitische Ebene 123 des dichroitischen Prismas 120 eingetreten ist, wird das rote Licht durch die dichroitische Ebene 123 reflektiert und tritt durch die Einfalls/Emissionsendebene 126 in die reflektierende Flüssigkristallplatte 200R ein. Das rote Licht wird durch die reflektierende Flüssigkristallplatte 200R moduliert, wird in den Lichtstrom umgewandelt, welcher teilweise das P-Polarisationslicht gemäß der Modulation umfasst, wird durch die reflektierende Flüssigkristallplatte 200R auch reflektiert, um zur Einfalls/Emissionsendebene 126 zurückzukehren, wird durch die dichroitische Ebene 123 reflektiert und tritt in den Polarisationstrennfilm 113 des Polarisationsstrahlungsteilers 110 ein. Vom roten Licht wird der Lichtstrom, welcher moduliert und in das P-Polarisationslicht umgewandelt wurde, durch den Polarisationstrennfilm 113 durchgelassen und tritt durch die Emissionsendebene 115 in die Projektionslinse 210 ein.
Außerdem wird vom zweiten Teilfarblichtstrom (B + R), welcher in die dichroitische Ebene 123 des dichroitischen Prismas 120 eingetreten ist, das blaue Licht durch die dichroitische Ebene 123 durchgelassen und tritt durch die Einfalls/Emissionsendebene 125 in die reflektierende Flüssigkristallplatte 200B ein. Ebenso wie das rote Licht wird das blaue Licht durch die reflektierende Flüssigkristallplatte 200B moduliert, wird durch die reflektierende Flüssigkristallplatte 200B auch reflektiert, um zur Einfalls/Emissionsendebene 125 zurückzukehren, wird durch die dichroitische Ebene 123 durchgelassen und tritt in den Polarisationstrennfilm 113 des Polarisationsstrahlungsteilers 110 ein. Vom blauen Licht wird der Lichtstrom, welcher moduliert und in das P-Polarisationslicht umgewandelt wurde, durch den Polarisationstrennfilm 113 durchgelassen und tritt durch die Emissionsendebene 115 in die Projektionslinse 210 ein.
Für das dichroitische Prisma 120 kann das dichroitische Prisma mit einer großen Polarisationsabhängigkeit als Polarisationscharakteristik, wie in 17 dargestellt, verwendet werden. Da das Licht, welches durch das dichroitische Prisma 120 getrennt wird, das rote Licht (R) und das blaue Licht (B) ist, kann der Wellenlängenbereich, welcher der Wellenlänge des nicht eingetretenen grünen Lichts (G) entspricht, dem kurzzeitigen Wellenlängenbereich zugeordnet werden, welcher eine große Polarisationsabhängigkeit aufweist. Demnach können die Trennung und die Vereinigung des roten Lichts (R) und des blauen Lichts (B) durch das dichroitische Prisma 120 wirksam durchgeführt werden, und es können ein hochwertiges Bild und eine hohe Helligkeit erreicht werden. Natürlich ist es in Abhängigkeit von der Konstruktion der dichroitischen Ebene möglich, ein dichroitisches Prisma mit einer Lichttrennung von geringer Polarisationsabhängigkeit zu erreichen. Es benötigt jedoch ein spezielles Filmbildungsmaterial oder die Filmbildungsanzahl wird zu hoch, derart dass eine Kosteneinsparung schwierig wird.
Bei der zuvor beschriebenen Anordnung kann die Polarisationsabhängigkeit der Lichttrennungscharakteristik des dichroitischen Prismas 120 verringert werden, wodurch es in einem Projektor, in welchem das dichroitische Prisma 120 für das optische Farbtrennungs/vereinigungssystem 100 verwendet wird, möglich wird, eine Bildqualität des Projektionsbildes zu verbessern, und gleichzeitig kann die Kostensenkung des optischen Farbtrennungs/vereinigungssystems erreicht werden. Da außerdem die Anordnung durchgeführt wird, in welcher der erste Teilfarblichtstrom (G) nur durch den Polarisationsstrahlungsteiler 110 durchtritt, ist der Lichtnutzungsgrad des grünen Lichts mit einer erheblichen Auswirkung auf die Helligkeit hoch, wodurch eine Verbesserung der Helligkeit leicht erreicht werden kann. Außerdem wird im optischen Beleuchtungssystem 10 ein nichtpolarisierter Lichtstrom von der Lichtquelle 20 in einen Polarisationslichtstrom umgewandelt, welcher vorlaufend eine einheitliche Polarisationsrichtung für jedes Farblicht aufweist und dann in das optische Farbtrennungs/vereinigungssystem 100 eintritt, wodurch es möglich ist, einen Beleuchtungswirkungsgrad zu erhöhen.
(Zweite Ausführungsform)
3 veranschaulicht eine andere Ausführungsform des Projektors, welcher ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform in der Anordnung der Spiegel 41 und 42 des Farblichttrennelements 40 und darin, dass eine dichroitische Filteranordnung 56 eingerichtet ist. Die andere Struktur ist gleich wie die der ersten Ausführungsform. In dieser Hinsicht werden in jeder der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen, welche die vorliegende Erfindung umfasst, dieselben Bezugszeichen wie jene, die in 1 und 2 angegeben sind, derselben Komponente verliehen wie jeder Komponente, die bereits beschrieben wurde, und eine Beschreibung davon wird unterlassen. Außerdem zeigen im optischen Farbtrennungs/vereinigungssystem 100 in 3 die Lichtdarstellung durch eine durchgehende Linie und die Lichtdarstellung durch eine gestrichelte Linie das P-Polarisationslicht beziehungsweise das S-Polarisationslicht an.
In dieser Ausführungsform sind der dichroitische Spiegel 41 und der reflektierende Spiegel 42 des optischen Farblichtrennelements 40 nicht parallel zueinander, sondern der dichroitische Spiegel 41 ist in einem Winkel von (45 + β)° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet, und der reflektierende Spiegel 42 ist in einem Winkel von (45 – β)° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet (man beachte, dass β > 0).
Außerdem ist auf der Einfallsseite der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 die dichroitische Filteranordnung 56 eingerichtet, um zu verhindern, dass unnötiges Farblicht, welches kein vorbestimmtes Farblicht ist, in jeden des Polarisationstrennfilm 54 und des Reflexionsfilms 55 eintritt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der zweite Teilfarblichtstrom (B + R) so eingestellt, dass er in den Polarisationstrennfilm 54 eintritt, und der erste Teilfarblichtstrom (G) wird so eingestellt, dass er in den Reflexionsfilm 55 eintritt. Demgemäß ist die dichroitische Filteranordnung 56 so angeordnet, dass ein Filter 58, welches nur den zweiten Teilfarblichtstrom (B + R) durchlässt und den ersten Teilfarblichtstrom (G) blockiert, an der Einfallsöffnung 54A angeordnet ist, die dem Polarisationstrennfilm 54 der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 entspricht, und ein Filter 57, welches nur den ersten Teilfarblichtstrom (G) durchlässt und den zweiten Teilfarblichtstrom (B + R) blockiert, an der Einfallsöffnung 55A angeordnet ist, die dem Reflexionsfilm 55 entspricht.
In dieser Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, dieselbe Wirkung wie die der ersten Ausführungsform zu erzielen. Außerdem ist in dieser Ausführungsform der dichroitische Spiegel 41 in einem Winkel von (45 + β)° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet, und der reflektierende Spiegel 42 ist in einem Winkel von (45 – β)° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet. Der dichroitische Spiegel 41 und der reflektierende Spiegel 42 sind so angeordnet, dass die Schnittwinkel, die durch jeden der Spiegel und eine optische Achse Lc gebildet werden, durch welche ein Winkel von 45° mit der optischen Achse La der Lichtquelle 20 gebildet wird, einander gleich werden. Demnach ist im optischen Farblichtrennelement 40 eine Trennung in zwei Farblichter, das heißt, in den ersten Teilfarblichtstrom und in den zweiten Teilfarblichtstrom, mit einem symmetrischen Winkel auf eine optische Achse Lb möglich, welche orthogonal zur optischen Achse La ist. Folglich kann eine Linse 63 der zweiten Linsenanordnung 60 mit der Linse gebildet werden, in welcher die konzentrische Linse 61 und die exzentrische Linse 62 der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform integriert sind. Demgemäß kann die zweite Linsenanordnung 60 durch die äquivalente Linse mit der ersten Linsenanordnung 30 gebildet werden, wodurch eine weitere Kostensenkung erreicht werden kann. Außerdem kann der Einfallswinkel (45 – β)° des Teillichtstroms auf den dichroitischen Spiegel 41 kleiner als 45° sein, derart dass die Einfallswinkelabhängigkeit der Lichttrennungscharakteristik des dichroitischen Spiegels 41 verringert werden kann. Demnach kann die Trennung des ersten Teilfarblichtstroms und des zweiten Teilfarblichtstroms unweigerlich mit größerer Genauigkeit durchgeführt werden.
Außerdem ist der dichroitische Spiegel 41 auf der Einfallsseite der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 angeordnet. Selbst wenn der dichroitische Spiegel 41 mit einer verhältnismäßig großen Einfallswinkelabhängigkeit verwendet wird, kann demgemäß verhindert werden, dass unnötiges Farblicht in die Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 eintritt. Demnach kann die Trennung des ersten Teilfarblichtstroms und des zweiten Teilfarblichtstroms unweigerlich durchgeführt werden. In dieser Hinsicht kann die dichroitische Filteranordnung 56 vor der zweiten Linsenanordnung 60 angeordnet werden.
(Dritte Ausführungsform)
4 veranschaulicht eine andere Ausführungsform des Projektors, welcher ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform in erster Linie in der Anordnung der Spiegel 41 und 42 des optischen Farblichttrennelements 40 und der Struktur der zweiten Linsenanordnung 60. Die andere Struktur ist gleich wie die der zweiten Ausführungsform. In dieser Hinsicht zeigen im optischen Farbtrennungs/vereinigungssystem 100 in 4 die Lichtdarstellung durch eine durchgehende Linie und die Lichtdarstellung durch eine gestrichelte Linie das P-Polarisationslicht beziehungsweise das S-Polarisationslicht an.
In dieser Ausführungsform sind der dichroitische Spiegel 41 und der reflektierende Spiegel 42 des optischen Farblichttrennelements 40 parallel zueinander, und sie sind einen vorbestimmten Wert t entlang der optischen Achse La voneinander beabstandet. Hierbei ist der vorbestimmte Wert t beinahe gleich der Distanz zwischen dem Polarisationstrennfilm 54 und dem Reflexionsfilm 55, welche die Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 bilden, in der Richtung entlang der Einfallsendebene 51a der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51. Sowohl der dichroitische Spiegel 41 als auch der reflektierende Spiegel 42 sind in einem Winkel von 45° zur optischen Achse La der Lichtquelle 20 angeordnet.
In dieser Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, dieselbe Wirkung wie die der ersten Ausführungsform zu erzielen.
Außerdem können in dieser Ausführungsform durch Verwenden des optischen Farblichttrennelements 40 mit solch einer Struktur der erste Teilfarblichtstrom (G) und der zweite Teilfarblichtstrom (B + R) an verschiedenen Positionen in einem parallelen Zustand zueinander emittiert werden. Demgemäß ist es möglich, sowohl den ersten Teilfarblichtstrom (G) als auch den zweien Teilfarblichtstrom (B + R) zu veranlassen, senkrecht in die zweite Linsenanordnung 60 einzutreten, derart dass eine Anordnung, die nur durch die konzentrische Linse 61 gebildet wird, für die zweite Linsenanordnung 60 verwendet werden kann. Demnach kann die Struktur der zweiten Linsenanordnung 60 vereinfacht werden, und es kann eine weitere Kostensenkung erreicht werden.
(Vierte Ausführungsform)
5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform des Projektors, welcher ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform in der Struktur des optischen Farbtrennungs/vereinigungssystems. Außerdem ist die Position des Halbwellenlängenplättchens 52 des Polarisationsänderungselements 50 anders. Die andere Struktur ist gleich wie die der zweiten Ausführungsform. Außerdem zeigen in einem optischen Farbtrennungs/vereinigungssystem 130 in 5, welches später beschrieben wird, die Lichtdarstellung durch eine durchgehende Linie und die Lichtdarstellung durch eine gestrichelte Linie das P-Polarisationslicht beziehungsweise das S-Polarisationslicht an.
In dieser Ausführungsform ist das Halbwellenlängenplättchen 52 des Polarisationsänderungselements 50 in der Position angeordnet, wo das Licht, das durch den Reflexionsfilm 55 reflektiert wird, emittiert wird, und es dreht die Polarisationsebene des Lichts, das vom Reflexionsfilm 55 emittiert wird, 90°. Dadurch werden die ersten Teilfarblichtströme (G) alle das S-Polarisationslicht, und die zweiten Teilfarblichtströme (B + R) werden alle das P-Polarisationslicht.
In dieser Ausführungsform umfasst das optische Farbtrennungs/vereinigungssystem 130 erste bis vierte Polarisationsstrahlungsteiler 140, 150, 160 und 170, welche Quader sind und in der Form eines chinesischen Zeichens, das Reisfeld bedeutet, zueinander angeordnet sind, einen Wellenlängenwahlverzögerungsfilm 180, der zwischen dem ersten Polarisationsstrahlungsteiler 140 und dem dritten Polarisationsstrahlungsteiler 160 angeordnet ist, und einen Wellenlängenwahlverzögerungsfilm 181, der zwischen dem dritten Polarisationsstrahlungsteiler 160 und dem vierten Polarisationsstrahlungsteiler 170 angeordnet ist.
Der erste Polarisationsstrahlungsteiler 140 ist ein optisches Element mit einer Quaderform, welches zwei rechwinkelige Prismen 141 und 142 und einen Polarisationstrennfilm 143, der auf der Bondfläche vorgesehen ist, der durch die Prismen gebildet wird, umfasst. Der Polarisationstrennfilm 143 ist durch dielektrische Mehrschichtfilme usw. ausgebildet und weist eine Polarisationstrennungscharakteristik auf, welche zum Beispiel nur das P-Polarisationslicht durchlässt und das S-Polarisationslicht reflektiert. Die zweiten bis vierten Polarisationsstrahlungsteiler 150, 160 und 170 weisen dieselbe Struktur und eine ähnliche Polarisationstrennungscharakteristik wie jene des ersten Polarisationsstrahlungsteilers 140 auf. In dieser Hinsicht bezeichnen in der Figur die Bezugszeichen 151, 152, 161, 162, 171 und 172 rechwinkelige Prismen.
Die Wellenlängenwahlverzögerungsfilme 180 und 181 weisen die optische Charakteristik, wie in 18 dargestellt, auf, die wenigstens dem durchfallenden roten Licht keine Phasenänderung erteilt, dem durchfallenden blauen Licht eine Phasenänderung um eine halbe Wellenlänge erteilt, und demnach die Polarisationsrichtung des blauen Lichts um 90° dreht. Im optischen Farbtrennungs/vereinigungssystem 130 liegt die Einfallsendebene 144 des ersten Polarisationsstrahlungsteilers 140 einer Parallelisierungslinse 99 gegenüber, um eine Eintrittsebene des Lichts vom optischen Beleuchtungssystem 10 zu bilden. Die reflektierende Flüssigkristallplatte 200G ist gegenüber der Einfalls/Emissionsendebene 154 des zweiten Polarisationsstrahlungsteilers 150 angeordnet. Zwei reflektierende Flüssigkristallplatten 200B und 200R sind gegenüber den Einfalls/Emissionsendebenen 164 beziehungsweise 165 des dritten Polarisationsstrahlungsteilers 160 angeordnet. Eine Projektionslinse 210 ist gegenüber der Emissionsendebene 174 des vierten Polarisationsstrahlungsteilers 170 angeordnet.
Vom Licht, das vom optischen Beleuchtungssystem 10 emittiert wird, wird der zweite Teilfarblichtstrom (B + R), welcher das P-Polarisationslicht ist, durch den Polarisationstrennfilm 143 des ersten Polarisationsstrahlungsteilers 140 durchgelassen und tritt in den Wellenlängenwahlverzögerungsfilms 180 ein. Der erste Teilfarblichtstrom (G), welcher das S-Polarisationslicht ist, wird durch den Polarisationstrennfilm 143 reflektiert und tritt in den zweiten Polarisationsstrahlungsteiler 150 ein.
Der zweite Polarisationsstrahlungsteiler 150 führt den ersten Teilfarblichtstrom (G), welcher das S-Polarisationslicht vom ersten Polarisationsstrahlungsteiler 140 ist, zur reflektierenden Flüssigkristallplatte 200G, und gleichzeitig führt er den ersten Teilfarblichtstrom (G), welcher durch die reflektierende Flüssigkristallplatte 200G zum P-Polarisationslicht moduliert wurde, zum vierten Polarisationsstrahlungsteiler 170.
Der Wellenlängenwahlverzögerungsfilm 180 dreht nur die Richtung des blauen Lichts aus dem blauen Licht und dem roten Licht, die im zweiten Teilfarblichtstrom (B + R) vom ersten Polarisationsstrahlungsteiler 140 enthalten sind, etwa 90°. Demgemäß treten das rote P-Polarisationslicht und das blaue S-Polarisationslicht in den dritten Polarisationsstrahlungsteiler 160 ein und werden um den Unterschied der Polarisationsrichtung getrennt. Genauer gesagt, wird das rote P-Polarisationslicht durch einen Polarisationstrennfilm 163 des Polarisationsstrahlungsteilers 160 durchgelassen und wandert zur reflektierenden Flüssigkristallplatte 200R. Das blaue S-Polarisationslicht wird durch den Polarisationstrennfilm 163 reflektiert und wandert zur reflektierenden Flüssigkristallplatte 200B. Das rote Licht und das blaue Licht, welche durch die reflektierenden Flüssigkristallplatten 200R und 200B lichtmoduliert werden, werden zum dritten Polarisationsstrahlungsteiler 160 zurückgesendet, um vereinigt zu werden, und treten in den Wellenlängenwahlverzögerungsfilm 181 ein.
Der Wellenlängenwahlverzögerungsfilm 181 dreht nur die Richtung des blauen Lichts aus dem blauen Licht (P-Polarisationslicht) und dem roten Licht (S-Polarisationslicht) vom dritten Polarisationsstrahlungsteiler 160 etwa 90°. Dadurch treten das rote S-Polarisationslicht und das blaue S-Polarisationslicht in den vierten Polarisationsstrahlungsteilers 170 ein. Ein Polarisationstrennfilm 173 des vierten Polarisationsstrahlungsteilers 170 lässt das grüne Licht des P-Polarisationslichts vom zweiten Polarisationsstrahlungsteiler 150 durch, reflektiert das rote S-Polarisationslicht und das blaue S-Polarisationslicht vom dritten Polarisationsstrahlungsteiler 160 und vereinigt diese drei Farben von Licht, das zur Projektionslinse 210 zu emittieren ist.
Auch in der vorliegenden Ausführungsform kann dieselbe Wirkung, wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, erzielt werden. Außerdem tritt in der vorliegenden Ausführungsform jedes Farblicht durch zwei Polarisationsstrahlungsteiler durch, um zur Projektionslinse 210 zu wandern, wodurch der Kontrast des Projektionsbildes des Projektors erhöht werden kann. In dieser Hinsicht kann er strukturiert sein, indem der erste Teilfarblichtstrom ((G) auf das P-Polarisationslicht eingestellt ist, der zweite Teilfarblichtstrom (B + R) auf das S-Polarisationslicht eingestellt ist, die beiden reflektierenden Flüssigkristallplatten 200R und 200B für das blaue Licht und das rote Licht auf der Seite des zweiten Polarisationsstrahlungsteilers 150 angeordnet sind und die reflektierende Flüssigkristallplatte 200G auf der Seite des dritten Polarisationsstrahlungsteilers 160 angeordnet ist. In diesem Fall kann der Kontrast des grünen Lichts weiter erhöht werden, wodurch das Projektionsbild mit einem höheren Kontrast angezeigt werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform sind der dichroitische Spiegel 41 und der reflektierende Spiegel 42 des Farblichttrennelements 40 in den Winkeln angeordnet, die in der zweiten Ausführungsform beschrieben sind, aber sie können in den Winkeln angeordnet werden, die in der ersten und dritten Ausführungsform beschrieben sind.
Außerdem kann der erste Polarisationsstrahlungsteiler 140 durch einen dichroitischen Spiegel oder ein dichroitisches Prisma ersetzt werden, das nur das grüne Licht (G) reflektiert und das rote Licht (R) und das blaue Licht (B) durchlässt, während der vierte Polarisationsstrahlungsteiler 170 durch einen dichroitischen Spiegel oder ein dichroitisches Prisma ersetzt werden kann, welches nur das grüne Licht (G) durchlässt und das rote Licht (R) und das blaue Licht (B) reflektiert. Wenn Letzteres gewählt wird, kann außerdem der Wellenlängenwahlverzögerungsfilm 181 weggelassen werden. Wenn solch eine Struktur eingesetzt wird, ist sie insofern günstig, als die Kostensenkung leicht erreicht werden kann.
(Fünfte Ausführungsform)
6 veranschaulicht eine fünfte Ausführungsform des Projektors, welcher ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen in der Verwendung einer Durchlichtmodulationseinrichtung und eines optischen Farbtrennungssystems und eines optischen Farbvereinigungssystems entsprechend der Einrichtung. Als das optische Beleuchtungssystem 10 der vorliegenden Ausführungsform kann auch das optische Beleuchtungssystem 10 angewendet werden, das in einer der zuvor beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen verwendet wurde. In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt eine Beschreibung der Struktur, in welcher das optische Beleuchtungssystem der ersten Ausführungsform als ein Beispiel angewendet wird. Die Position des Halbwellenlängenplättchens 52 ist jedoch von der Position, die durch das optische Beleuchtungssystem 10 in 1 dargestellt ist, zur benachbarten Position verschoben. Demgemäß wird der erste Teilfarblichtstrom (G) als das S-Polarisationslicht emittiert, und der zweite Teilfarblichtstrom (B + R) wird als das P-Polarisationslicht emittiert. In dieser Hinsicht werden in der vorliegenden Ausführungsform derselben Komponente wie jener der ersten Ausführungsform dieselben Bezugszeichen verliehen wie jene, die in 1 angegeben sind, und die doppelte Beschreibung davon wird unterlassen. Auch in 6 zeigen die Lichtdarstellung durch eine durchgehende Linie und die Lichtdarstellung durch eine gestrichelte Linie das P-Polarisationslicht beziehungsweise das S-Polarisationslicht an.
Zunächst erfolgt eine Beschreibung des ersten Teilfarblichtstroms (G), welcher das S-Polarisationslicht ist, aus den Lichtern, die vom optischen Beleuchtungssystem 10 emittiert werden. Der erste Teilfarblichtstrom (G) vom optischen Beleuchtungssystem 10 tritt in den dichroitischen Spiegel 501 ein. Hierbei ist der dichroitische Spiegel 501 so eingestellt, dass er die optische Charakteristik aufweist, bei welcher das rote Licht durchgelassen wird, und das grüne Licht und das blaue Licht reflektiert werden. Das grüne Licht, das durch den dichroitischen Spiegel 501 reflektiert wird, tritt in einen dichroitischen Spiegel 503 ein. Hierbei ist der dichroitische Spiegel 503 so eingestellt, dass er die optische Charakteristik aufweist, bei welcher das blaue Licht durchgelassen wird und das grüne Licht reflektiert wird. Das grüne Licht, das durch den dichroitischen Spiegel 503 reflektiert wird, tritt durch eine Parallelisierungslinse 510G in eine Durchlichtmodulationseinrichtung 520G für grünes Licht ein, wird gemäß den Bildinformationen von der Außenseite, welche in der Figur nicht dargestellt ist, moduliert und wird als das P-Polarisationslicht entsprechend dem Grad der Modulation emittiert. In dieser Hinsicht sind auf der Vorderseite und auf der Rückseite der drei Durchlichtmodulationseinrichtungen, die im Folgenden beschrieben werden, Paare von Polarisationsplatten angeordnet, um den Polarisationsgrad des einfallenden Lichts auf der Einfallsseite zu erhöhen und unnötiges Polarisationslicht auf der Emissionsseite, deren Bezeichnung in 6 unterlassen ist, zu beseitigen.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung des roten Lichts aus dem zweiten Teilfarblichtstrom (B + R). Der zweite Teilfarblichtstrom (B + R) vom optischen Beleuchtungssystem 10 tritt in den dichroitischen Spiegel 501 ein. Das rote Licht, das durch den dichroitischen Spiegel 501 durchgelassen wird, wird durch einen reflektierenden Spiegel 502 um etwa 90° in Bezug auf den Lichtweg gebeugt und tritt durch eine Parallelisierungslinse 510R in die Durchlichtmodulationseinrichtung 520R für rotes Licht ein. Das rote Licht, welches das P-Polarisationslicht ist, das auf der Durchlichtmodulationseinrichtung 520R auftrifft, wird gemäß den Bildinformationen von der Außenseite, die in der Figur nicht dargestellt ist, moduliert und als das S-Polarisationslicht entsprechend dem Grad der Modulation emittiert.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung des blauen Lichts aus dem zweiten Teilfarblichtstrom (B + R). Der zweite Teilfarblichtstrom (B + R) vom optischen Beleuchtungssystem 10 tritt in den dichroitischen Spiegel 501 ein. Das blaue Licht, das durch den dichroitischen Spiegel 501 reflektiert wird, wird durch den dichroitischen Spiegel 503 durchgelassen und tritt dann durch ein optisches Übertragungssystem, das eine erste Übertragungslinse L1, einen reflektierenden Spiegel 504, eine zweite Übertragungslinse L2 und einen reflektierenden Spiegel 505 umfasst, und die Parallelisierungslinse 510B in die Durchlichtmodulationseinrichtung 520B für blaues Licht ein. Das blaue Licht, welches das P-Polarisationslicht ist, das auf der Durchlichtmodulationseinrichtung 520B auftrifft, wird gemäß dem Bildsignal genauso wie das rote Licht moduliert und als das S-Polarisationslicht emittiert. Hierbei ist der Grund für das Verwenden eines optischen Übertragungssystems für den Blaulichtweg, die Erzeugung der Chrominanzungleichmäßigkeit und der Helligkeitsungleichmäßigkeit durch Bewirken, dass der Blaulichtweg und die beiden anderen Farblichtwege annähernd dieselbe optische Lichtweglänge aufweisen, zu begrenzen.
Das Licht, das von jeder der Durchlichtmodulationseinrichtungen 520R, 520G und 520B für Farblicht emittiert wird, tritt von verschiedenen Einfallsendebenen individuell in das kreuzdichroitische Prisma 530 ein. Das kreuzdichroitische Prisma 530 ist ein Prisma, in welchem ein dichroitisches Blaulichtreflexionsfilter 530B und das dichroitische Rotlichtreflexionsfilter 530R derart angeordnet sind, dass ein Winkel von 45° zwischen jedem der Filter und der einfallenden optischen Achse gebildet wird und beide Filter in Form eines „X" orthogonal zueinander sind.
Die drei Farblichter, welche in das kreuzdichroitische Prisma 530 eingetreten sind, welches ein optisches Farbvereinigungssystem ist, werden vereinigt. Dann wird das vereinigte Licht durch eine Projektionslinse 540 projiziert, um ein Vollfarbbild auf dem Bildschirm anzuzeigen, welcher in der Figur nicht dargestellt ist.
In einem Projektor, der drei Durchlichtmodulationseinrichtungen verwendet, wird häufig ein kreuzdichroitisches Prisma für das optische Farbvereinigungssystem verwendet. Wenn in diesem Fall das Farblicht, das durch das dichroitische Filter des kreuzdichroitischen Prismas reflektiert wird, auf das S-Polarisationslicht eingestellt ist und das Farblicht, das durch das dichroitische Filter durchgelassen wird, auf P-Polarisationslicht eingestellt ist, ist es zum Verbessern der Lichtausnutzung zum Zeitpunkt der Farbvereinigung günstig. Demgemäß wird in der vorliegenden Ausführungsform die Struktur eingesetzt, in welcher das Licht, das von der Durchlichtmodulationseinrichtung 520G für grünes Licht emittiert wird, auf das P-Polarisationslicht eingestellt ist und das Licht, das von der Durchlichtmodulationseinrichtung 520R und 520B für das rote Licht und das blaue Licht emittiert wird, auf das S-Polarisationslicht eingestellt ist, wodurch ein helles Projektionsbild erhalten werden kann.
(Sechste Ausführungsform)
7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform des Projektors, welcher ein optisches Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst. Ein optisches Beleuchtungssystem 10A gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann mit irgendeinem der Farbtrennungs/vereinigungssysteme 100, wie in 1, 3 und 4 dargestellt, des optischen Farbtrennungs/vereinigungssystems 130, wie in 5 dargestellt, und des optischen Farbtrennungssystems und optischen Farbvereinigungssystems mit einer Voraussetzung der Durchlichtmodulationseinrichtung, wie in 6 dargestellt, kombiniert werden. Das optische Beleuchtungssystem 10A gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich vom optischen Beleuchtungssystem 10 gemäß der zweiten Ausführungsform darin, dass das optische Farblichtrennelement 40 zwischen der Lichtquelle 20 und der ersten Linsenanordnung 30, welche ein optisches Lichtstromteilungselement ist, angeordnet sit. Die andere Struktur ist gleich wie des optischen Beleuchtungssystems 10 gemäß der zweiten Ausführungsform. Im optischen Beleuchtungssystem 10A gemäß dieser Ausführungsform wird das Licht von der Lichtquelle 20 zunächst in das erste Farblicht (G) und das zweite Farblicht (B + R) getrennt, und die dieses erste Farblicht (G) und dieses zweite Farblicht (B + R) werden in etwas verschiedenen Richtungen voneinander emittiert.
Das erste Farblicht (G) und das zweite Farblicht (B + R), welche in die erste Linsenanordnung 30 eingetreten sind, werden durch jede der kleinen Linsen 31 jeweils in mehrere Teillichtströme getrennt und dann gesammelt. Nach dem Durchtritt durch die zweite Linsenanordnung 60 tritt dann der erste Teilfarblichtstrom (G) in den Reflexionsfilm 55 der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 des Polarisationsänderungselements 50 ein, und der zweite Teilfarblichtstrom (B + R) tritt in den Polarisationstrennfilm 54 der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 ein. Von diesen Teillichtströmen wird durch das Halbwellenlängenplättchen 52 der zweite Teilfarblichtstrom (B + R) zum S-Polarisationslicht vereinheitlicht, der erste Teilfarblichtstrom (G) wird zum P-Polarisationslicht vereinheitlicht, und sie werden durch die Überlagerungslinse 70 im beleuchteten Bereich überlagert.
Mit dem optischen Beleuchtungssystem 10A gemäß dieser Ausführungsform können dieselbe Funktionsweise und dieselbe Wirkung wie jene des optischen Beleuchtungssystems 10 gemäß der zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsform erreicht werden. Da außerdem das optische Farblichttrennelement 40 zwischen der Lichtquelle 20 und der ersten Linsenanordnung 30 angeordnet ist und im Vergleich zu den anderen Ausführungsformen hochparallelisierte Lichtströme in das optische Farblichttrennelement 40 eintreten, kann im optischen Farblichttrennelement 40 die Trennung des Farblichts wirksamer und unweigerlich durchgeführt werden. In dieser Hinsicht sind in der vorliegenden Ausführungsform der dichroitische Spiegel 41 und der reflektierende Spiegel 42 des optischen Farblichttrennelements 40 in dem Winkel angeordnet, der in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, aber sie können auch in dem Winkel angeordnet werden, der in der ersten Ausführungsform oder der dritten Ausführungsform beschrieben ist.
(Modifiziertes Beispiel des Polarisationsänderungselements)
8 ist ein Diagramm, welches die Struktur eines Polarisationsänderungselements 50A gemäß einem modifizierten Beispiel des optischen Beleuchtungssystems der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Polarisationsänderungselement 50A unterscheidet sich vom Polarisationsänderungselement 50, das in 2 dargestellt ist, darin, dass es nur durch den Polarisationsfilm 54 ohne Verwendung des Reflexionsfilms 55 (22) gebildet wird. Die andere Struktur ist gleich wie beim optischen Beleuchtungssystem 10 gemäß der zweien Ausführungsform. In dieser Hinsicht werden der Komponente, die der Komponente in 2 entspricht, dieselben Bezugszeichen verliehen wie jene, die in 2 angegeben sind, und die Beschreibung davon wird unterlassen.
Zunächst erfolgt eine Beschreibung der Struktur des Polarisationsänderungselements 50A gemäß dem modifizierten Beispiel. Genauso wie in 2 weist die Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 eine Struktur auf, in welcher mehrere säulenförmige Durchsichtelemente 53 mit einem Parallelogramm in der Schnittansicht gebondet sind. Auf den Grenzflächen der benachbarten Durchsichtelemente 53 sind die Polarisationsfilme 54 in einer vorbestimmten Distanz d angeordnet. Hierbei ist die vorbestimmte Distanz d gleich der Distanz zwischen dem Polarisationstrennfilm 54 und dem Reflexionsfilm 55 im zuvor beschriebenen Polarisationsänderungselement 50. Der Polarisationstrennfilm 54 ist in einem Winkel von etwa 45° zu einer Einfallsendebene 51a des Polarisationsänderungselements 50A geneigt. Außerdem entspricht die Anzahl der Polarisationstrennfilme 54 etwa zweimal der Anzahl von Spalten N oder der Anzahl von Reihen M der ersten Linsenanordnung 30. Mit anderen Worten, die Anzahl der Polarisationstrennfilme 54 des Polarisationsänderungselements 50A ist annähernd gleich der Gesamtanzahl der Polarisationstrennfilme 54 und der Reflexionsfilme im Polarisationsänderungselement 50.
Die Halbwellenlängenplättchen 52 sind in einem Abstand von 2d, beabstandet in einer vorbestimmten Distanz d und entsprechend jedem anderen Polarisationstrennfilm 54 angeordnet.
Im Polarisationsänderungselement 50A des modifizierten Beispiels werden die zweiten Teilfarblichtströme (zum Beispiel B + R), welche in die Einfallsendebene AA eintreten, wo das Halbwellenlängenplättchen 52 auf der Rückseite (Emissionsseite) des Polarisationstrennfilms 54 angeordnet ist, alle in das S-Polarisationslicht mit der zweiten Polarisationsrichtung umgewandelt. Außerdem werden im Polarisationsänderungselement 50A die ersten Teilfarblichtströme (zum Beispiel G), welche in die Einfallsendebene BB eintreten, wo das Halbwellenlängenplättchen 52 nicht auf der Rückseite (Emissionsseite) des Polarisationstrennfilms 54 angeordnet ist, alle in das P-Polarisationslicht mit der ersten Polarisationsrichtung umgewandelt.
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung der Funktion des Polarisationsänderungselements 50A. Der zweite Teilfarblichtstrom (zum Beispiel B + R), welcher von der Einfallsendebene AA der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 in den Polarisationstrennfilm 54 eingetreten ist, wird in das P-Polarisationslicht, welches durch den Polarisationstrennfilm 54 durchgelassen wird, und das S-Polarisationslicht, welches reflektiert wird, getrennt. Das P-Polarisationslicht, welches durch den Polarisationsfilm 54 durchgetreten ist, wird in der Polarisationsrichtung durch Durchtreten durch das Halbwellenlängenplättchen 52 90° gedreht, um in das S-Polarisationslicht umgewandelt zu werden. Andererseits wird das S-Polarisationslicht, welches durch den Polarisationstrennfilm 54 reflektiert wurde, durch den benachbarten Polarisationstrennfilm 54 erneut reflektiert und emittiert, ohne durch das Halbwellenlängenplättchen 52 durchzutreten. Demnach ist die Polarisationsrichtung ohne Änderung noch immer die des S-Polarisationslichts. Demgemäß wird der zweite Teilfarblichtstrom (B + R), welcher von der Einfallsendebene AA in den Polarisationstrennfilm 54 eingetreten ist, zum S-Polarisationslicht vereinheitlicht und vom Polarisationsänderungselement 50A emittiert.
Gleichzeitig wird der erste Teilfarblichtstrom ((G), welcher von der Einfallsendebene BB der Polarisationsstrahlungsteileranordnung 51 in den Polarisationstrennfilm 54 eingetreten ist, in das P-Polarisationslicht, welches durch den Polarisationstrennfilm 54 durchgelassen wird, und das S-Polarisationslicht, welches reflektiert wird, getrennt. Das P-Polarisationslicht, welches durch den Polarisationstrennfilm 54 durchgelassen wurde, tritt nicht durch das Halbwellenplättchen 52 durch, um emittiert zu werden. Demgemäß wird die Polarisationsrichtung nicht geändert und ist noch immer das P-Polarisationslicht. Andererseits wird das S-Polarisationslicht, welches durch den Polarisationstrennfilm 54 reflektiert wurde, durch den benachbarten Polarisationstrennfilm 54 erneut reflektiert und durch Durchtreten durch das Halbwellenlängenplättchen 52 in der Polarisationsrichtung 90° gedreht, um in das P-Polarisationslicht umgewandelt zu werden. Demgemäß wird der erste Teilfarblichtstrom (G), welcher von der Einfallsendebene BB in den Polarisationstrennfilm 54 eingetreten ist, zum P-Polarisationslicht vereinheitlicht und vom Polarisationsänderungselement 50A emittiert.
In dieser Hinsicht zeigen in 8 die Lichtdarstellung durch eine durchgehende Linie und die Lichtdarstellung durch eine gestrichelte Linie das P-polarisationslicht beziehungsweise das S-Polarisationslicht an.
Natürlich kann es strukturiert sein, indem der erste Teilfarblichtstrom (zu Beispiel G) in die Einfallsendebene AA eintritt und der erste Teilfarblichtstrom, der vom Polarisationsänderungselement 50A emittiert wird, zur Gänze in das S-Polarisationslicht umgewandelt wird und der zweite Teilfarblichtstrom (zum Beispiel B + R) in die Einfallsendebene BB eintritt und der zweite Teilfarblichtstrom, der vom Polarisationsänderungselement 50A emittiert wird, zur Gänze in das P-Polarisationslicht umgewandelt wird. Zusammengefasst wird es durch selektives Eintreten der ersten und zweiten Teilfarblichtströme in die benachbarten Einfallsendebenen AA und BB entsprechend dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Anordnung des Halbwellenlängenplättchens 52 möglich, die Polarisationsrichtung für jedes Farblicht zu vereinheitlichen. Im Polarisationsänderungselement 50A ist es möglich, vom ersten Teilfarblichtstrom und zweiten Teilfarblichtstrom innerhalb des Polarisationsänderungselements den Unterschied der Lichtweglänge zwischen dem Teillichtstrom mit dem kürzesten Lichtweg und dem Teillichtstrom mit dem längsten Lichtweg im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen Polarisationsänderungselement 50 kleiner zu machen. Demnach ist es möglich, den Vergrößerungsfaktor des ersten Teilfarblichtstroms und den Vergrößerungsgrad des zweiten Teilfarblichtstroms im beleuchteten Bereich gleich zu machen. Folglich kann der Teillichtstrom mit einem hohen Beleuchtungswirkungsgrad verknüpft und überlagert werden. Obwohl außerdem die Polarisationsstrahlungsteilerandordnung 51 des Polarisationsänderungselements 50 die Polarisationstrennfilme und die Reflexionsfilme aufweist, weist die Polarisationsstrahlungsanordnung 51 des Polarisationsänderungselements 50A nur die Polarisationsfilme 54 auf. Demnach ist die Struktur der Polarisationsstrahlungsteileranordnung einfach, weshalb sie leicht herzustellen ist.
(Verschiedene Ausführungsformen des optischen Farblichttrennelements)
9 bis 14 veranschaulichen andere Ausführungsformen eines optischen Farblichttrennelements. Diese optischen Farblichttrennelemente können das optische Farblichttrennelement 40 in den zuvor beschriebenen optischen Beleuchtungssystemen 10 und 10A ersetzen. Die optischen Farblichttrennelemente, die in 9(a) und 9(b) dargestellt sind, sind einstückige optische Teile, die durch ein Durchsichtelement 80 mit zwei gegenüberliegenden Ebenen, einen dichroitischen Spiegel 81, der auf einer der Ebenen angeordnet ist, und einen reflektierenden Spiegel 82, der auf der anderen der Ebenen angeordnet ist, ausgebildet sind.
Die optischen Farblichttrennelemente, die in 10(a) und 10(b) dargestellt sind, weisen jeweils eine Struktur auf, in welcher ein rechwinkeliges Prisma 84 an eine der Ebenen eines Durchsichtelements 83 mit zwei gegenüberliegenden Ebenen gebondet ist. Ein dichroitischer Spiegel 85 ist zwischen dem Durchsichtelement 83 und dem rechtwinkeligen Prisma 84 angeordnet, und ein reflektierender Spiegel 86 ist auf der anderen Ebene des Durchsichtelements 83 angeordnet.
Die optischen Farblichttrennelemente, die in 11(a) und 11(b) dargestellt sind, weisen jeweils eine Struktur auf, in welcher mehrere kleinformatige rechtwinkelige Prismen 88 in einem Stufenmuster an eine der Ebenen eines Durchsichtelements 87 mit zwei gegenüberliegenden Ebenen gebondet sind. Ein dichroitischer Spiegel 89 ist zwischen dem Durchsichtelement 87 und den kleinformatigen rechtwinkeligen Prismen 88 angeordnet, und ein reflektierender Spiegel 90 ist auf der anderen Ebene des Durchsichtelements 87 angeordnet.
In den optischen Farblichttrennelemente, die in 9(a), 10(a) und 11(a) dargestellt sind, sind die dichroitischen Speiegel 81, 85 und 89 und die reflektierenden Spiegel 82, 86 und 90 nicht parallel zueinander, sondern sie sind in Winkeln von (45 + β)° beziehungsweise (45 – β)° zu einer optischen Achse La der Lichtquelle angeordnet. Die dichroitischen Spiegel 81, 85 und 89 und die reflektierenden Spiegel 82, 86 und 90 können in Winkeln von 45° beziehungsweise (45 – α)° zur optischen Achse La der Lichtquelle angeordnet sein. Andernfalls können sie in Winkeln von (45 + α)° beziehungsweise 45° zur optischen Achse La der Lichtquelle angeordnet sein. Andererseits sind in den optischen Farblichttrennelementen, die in 9(b), 10(b) und 11(b) dargestellt sind, die dichroitischen Spiegel 81, 85 und 89 und die reflektierenden Spiegel 82, 86 und 90 parallel zueinander, und sie sind jeweils in einem Winkel von 45° zur optischen Achse La der Lichtquelle angeordnet. wie die zuvor beschriebenen Anordnungswinkel für die dichroitischen Spiegel und die reflektierenden Spiegel einzustellen sind, ist in den zuvor erwähnten Ausführungsformen beschrieben.
Die dichroitischen Spiegel 81, 85 und 89 als der erste Spiegel entsprechen dem dichroitischen Spiegel 41 des optischen Farblichttrennelements 40, weshalb die Struktur gleich wie bei diesem sein kann. Außerdem entsprechen die reflektierenden Spiegel 82, 86 und 90 als der zweite Spiegel dem reflektierenden Spiegel 42 des optischen Farblichttrennelements 40, weshalb die Struktur gleich wie bei diesem sein kann.
Diese optischen Farblichttrennelemente sind als ein optisches Teil konstruiert. Wenn demnach diese optischen Farblichttrennelemente verwendet werden, können die Bauelemente leicht zusammengebaut werden. Außerdem tritt in den optischen Farblichttrennelementen, die in 10(a) und 10(b) dargestellt sind, Licht durch das rechtwinkelige Prisma 84 mit einem Brechungsfaktor, der größer als 1 ist, in den dichroitischen Spiegel 85 ein. Demnach wird der Einfallswinkel des Lichts auf den dichroitischen Spiegel 85 geschmälert, derart dass die Lichttrennungscharakteristik des dichroitischen Spiegels 85 verbessert wird. Wenn gleichzeitig das rechwinkelige Prisma 84 und das Durchsichtelement 83 denselben Brechungsfaktor aufweisen, tritt, wenn Licht vom rechtwinkeligen Prisma 84 zum dichroitischen Spiegel 85 wandert, keine Brechung an der Grenzfläche auf, und es gibt eine Wirkung einer Abnahme von Lichtverlust an der Grenzfläche. Außerdem kann in den optischen Farblichttrennfilmen, die in 11(a) und 11(b) dargestellt sind, zusätzlich zu den ähnlichen Charakteristiken des optischen Farblichttrennelements, das in 10(a) und 10(b) dargestellt ist, der Prismenteil miniaturisiert werden, wodurch das optische Farblichttrennelement miniaturisiert werden kann und an Gewicht davon eingespart werden kann. In dieser Hinsicht liegt in den Fällen der optischen Farblichttrennelemente, die in 9 bis 11 dargestellt sind, ein Medium mit einem Brechungsfaktor, der über 1 ist, zwischen dem dichroitischen Spiegel und dem reflektierenden Spiegel, weshalb es notwendig ist, die Distanz zwischen dem dichroitischen Spiegel und dem reflektierenden Spiegel unter Berücksichtigung des Brechungsfaktors des dazwischen liegenden Mediums einzustellen. Insbesondere im optischen Farblichttrennelement, das in 9 dargestellt ist, wird, wenn Licht durch die Luft in das Medium eintritt, das Licht gebrochen, und es tritt eine Lichtverschiebung ein. Es ist daher notwendig, diesen Punkt zu berücksichtigen.
Das optische Farblichttrennelement, das in 12 dargestellt ist, besteht aus einem reflektierenden Hologrammelement 91, und die optischen Farblichttrennelemente, die in 13 und 14 dargestellt sind, bestehen aus durchlässigen Hologrammelementen 92. In 12 bis 14 werden den Komponenten, die 1 bis 3 entsprechen, dieselben Bezugszeichen verliehen wie jene, die in 1 bis 3 angegeben sind, und die Beschreibung davon wird unterlassen. Das reflektierende Hologrammelement 91 und das durchlässige Hologrammelement 92 können entweder auf der Vorderseite oder auf der Rückseite der ersten Linsenanordnung 30 angeordnet sein, welche ein optisches Lichtstromteilungselement ist. Außerdem können sowohl für die reflektierende Art als auch für die durchlässige Art die Richtungen des getrennten Lichts entweder auf symmetrisch oder asymmetrisch zur Lichtachse Lb eingestellt werden. 12 und 13 zeigen die Fälle von Symmetrie, und 14 zeigt den Fall von Asymmetrie. Im Falle von Symmetrie kann die zweite Linsenanordnung 60 verwendet werden, welche nur aus konzentrischen Linsen 63 besteht, wie in 3 argestellt. Im Falle von Asymmetrie kann die zweite Linsenanordnung 60 verwendet werden, welche aus konzentrischen Linsen 61 und exzentrischen linsen 62 besteht, wie in 1 dargestellt ist. Bei Verwenden des Hologrammelements wie zuvor beschrieben kann die Anzahl von Teilen des Farblichttrennelements verringert werden, wodurch das optische Beleuchtungssystem und ein Projektor, welche dieses Element verwenden, miniaturisiert werden können und an Gewicht davon eingespart werden kann.
(Andere Ausführungsform des optischen Lichtstromteilungselements und des optischen Farblichttrennelements)
In der Ausführungsform von 15 wird anstelle der ersten Anordnung 30 als ein optisches Lichtstromteilungselement eine Spiegelanordnung 94 verwendet, auf welcher kleine konkave Spiegel 93 in einer Matrix angeordnet sind. Außerdem besteht das optische Farblichttrennelement aus den durchlässigen Hologrammelementen 92. Die zweite Linsenanordnung 60 ist dieselbe wie die Linsenanordnung 60 in der zweiten Ausführungsform. Der Abschnitt, der in dieser Figur veranschaulicht ist, kann die erste Linsenanordnung 30, das optische Farblichttrennelement 40 und die zweite Linsenanordnung 60 in 1, 3, 5 und 6 ersetzen. Die kleinen konkaven Spiegel 93 dienen derselben Funktion wie die kleinen Linsen 31 der ersten Linsenanordnung 30. Demgemäß führt die Spiegelanordnung 94 dieselbe Funktion wie die erste Linsenanordnung 30 aus, und der Preis wird niedriger als im Falle des Verwendens von Linsen. Außerdem tritt im Falle der Spiegelanordnung 94 ein Öffnungsfehler, der eine Linsenanordnung stets begleitet, nicht auf. Demnach kann eine Lichtkonzentration erhöht werden, und der Beleuchtungswirkungsgrad kann verbessert werden.
(Andere Ausführungsform)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es können verschiedene Modifikationen und Änderungen innerhalb des Rahmens vorgenommen werden, ohne sich von den wesentlichen Charakteristiken zu entfernen. Es sind zum Beispiel die folgenden Änderungen verfügbar.
Die Farblichttrennung durch das optische Farblichttrennelement ist nicht auf die Trennung in das grüne Licht und das blaue + rote Licht beschränkt. Die Trennung in das blaue Licht und das grüne + rote Licht oder die Trennung in das rote + grüne Licht und das blaue Licht sind möglich. Solch eine Kombination von Farben kann durch Auswählen der Lichttrennungscharakteristik des dichroitischen Spiegels 41 beliebig eingestellt werden. Zum Beispiel kann der dichroitische Spiegel 41 solch eine Charakteristik aufweisen, dass er selektiv das grüne Licht reflektiert und die anderen Farblichter durchlässt.
Es erfolgt nun eine Beschreibung der Wirkung der Kombination einer Farblichttrennung unter Verwendung des Projektors gemäß der ersten Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist. Im Falle der Kombination des blauen Lichts und des grünen + roten Lichts ist in 1 die reflektierende Flüssigkristallplatte 200R für rotes Licht anstelle der reflektierenden Flüssigkristallplatte 200G für grünes Licht in der gegenüberliegenden Position der Einfalls/Emissionsendebene 116 angeordnet. In diesem Falle kann der Ausnutzungsgrad des roten Lichts erhöht werden. Wenn demgemäß zum Beispiel eine Hochdruckquecksilberlampe, welche weniger rotes Licht enthält, als die Lichtquellenlampe 21 verwendet wird, kann das Farbgleichgewicht leicht sichergestellt werden. Folglich können die Farbwiedergabefähigkeit und der Farbnutzungsgrad des Projektors verbessert werden.
Außerdem ist bei der Kombination des roten Lichts und des grünen + blauen Lichts in 1 die reflektierende Flüssigkristallplatte 200B für blaues Licht anstelle der reflektierenden Flüssigkristallplatte 200G für grünes Licht an der gegenüberliegenden Position der Einfalls/Emissionsendebene 116 angeordnet. In diesem Fall wird am dichroitischen Prisma 120 weniger blaues Licht absorbiert. Demgemäß kann eine Entpolarisierung von blauem Licht durch die fotoelastische Wirkung verhindert werden. Folglich können die Farbwiedergabefähigkeit und der Farbnutzungsgrad des Projektors verbessert werden.
Außerdem ist das Einstellen der Polarisationsrichtungen des ersten Farblichts und des zweiten Farblichts nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Der Polarisationszustand kann entsprechend der Struktur des optischen Farbtrennungs/vereinigungssystems 100 beliebig eingestellt werden. Zum Beispiel kann eine optische Struktur angewendet werden, in welcher das erste Farblicht zum S-Polarisationslicht vereinheitlicht wird und das zweite Farblicht zum P-Polarisationslicht vereinheitlicht wird. Mit anderen Worten, wird, wenn das Halbwellenlängenplättchen 52 auf der Rückseite (Emissionsseite) des Polarisationstrennfilms angeordnet ist, wo ein bestimmtes Farblicht eintritt, das bestimmte Farblicht in das zu emittierende S-Polarisationslicht umgewandelt. Außerdem wird, wenn das Halbwellenlängenplättchen 52 nicht auf der Rückseite (Emissionsseite) des Polarisationstrennfilms angeordnet ist, wo ein bestimmtes Farblicht eintritt, das bestimmte Farblicht in das zu emittierende P-Polarisationslicht umgewandelt.
Außerdem ist in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen die Anordnung ausgeführt, in welcher der zweite Teilfarblichtstrom, der durch den dichroitischen Spiegel 41 des optischen Farblichttrennelements 40 reflektiert wird, in den Polarisationstrennfilm 54 des Polarisationsänderungselements 50 eintritt und der Teilfarblichtstrom, der durch den reflektierenden Spiegel 42 reflektiert wird, in den Reflexionsfilm 55 eintritt. Die entsprechende Beziehung zwischen dem ersten und zweiten Teilfarblichtstrom und dem Polarisationstrennfilm 54 und dem Reflexionsfilm 55 kann jedoch entgegengesetzt zu der zuvor beschriebenen Beziehung sein. Konkret kann eine Struktur eingesetzt werden, in welcher der erste Teilfarblichtstrom in den Polarisationstrennfilm 54 eintritt und der zweite Teilfarblichtstromn in den Reflexionsfilm 55 eintritt. Wenn jedoch das Polarisationsänderungselement 50 verwendet wird, ist unter Berücksichtigung des Lichtweglängenunterschieds zwischen dem ersten Teilfarblichtstrom und dem zweiten Teilfarblichtstrom, welcher zwischen der ersten Linsenanordnung 30 und der zweiten Linsenanordnung 60 und zwischen dem Polarisationsänderungselement 50 und dem optischen Farbtrennungs/vereinigungssystem 100 auftritt, die entsprechende Beziehung in den zuvor beschriebenen Ausführungsform am besten geeignet. Wenn in dieser Hinsicht die Lichttrennungscharakteristik der ersten und zweiten Linsenanordnungen 30 und 60 in geeigneter Weise eingestellt wird, kann ein Polarisationsänderungselement verwendet werden, in welchem Paare der Polarisationstrennfilme 54 und der Reflexionsfilme 55 derart angeordnet sind, dass die Lichtachse Lb zur Knickposition als eine Symmetrieachse eingestellt wird.
Außerdem ist in einigen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Winkel, der durch die Lichtachse La und die Lichtachse Lb gebildet wird, auf 90° eingestellt, und das Licht von der Lichtquelle 20 tritt in einem Winkel von 45° in das optische Farblichttrennelement 40 ein. Der Winkel, der durch die Lichtachse La und die Lichtachse Lb gebildet wird, kann jedoch kleiner als 90° eingestellt werden, und das Licht von der Lichtquelle 20 kann in einem kleineren Winkel als 45° in das optische Farblichttrennelement 40 eintreten. In diesem Fall können die Lichttrenncharakteristik und die Reflexionscharakteristik des dichroitischen Spiegels 41 und des reflektierenden Spiegels 42, die für das optische Farblichttrennelement 40 zu verwenden sind, leicht verbessert werden, wodurch eine hohe Lichtausnutzung erreicht werden kann. Außerdem kann im Gegensatz dazu eine Struktur eingesetzt werden, in welcher der Winkel, der durch die Lichtachse La und die Lichtachse Lb gebildet wird, größer als 90° ist. Dadurch kann der Freiheitsgrad im Layout des optischen Systems vergrößert werden.
Darüber hinaus kann in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eine Lichtleitstange mit mehreren Reflexionsebenen anstelle der Linsenanordnung 30, welche ein optisches Lichtstromteilungselement ist, verwendet werden. Solch eine Lichtleitstange wurde in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 10-161237 offenbart und ist allgemein bekannt. Demnach wird eine ausführliche Beschreibung davon unterlassen. Wenn eine Lichtleitstange verwendet wird, tritt wie im Falle der Spiegelanordnung 94 ein Öffnungsfehler, welcher eine Linsenanordnung stets begleitet, nicht auf. Demnach wird eine Lichtkonzentration verbessert, und der Beleuchtungswirkungsgrad kann verbessert werden.
Außerdem kann das optische Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung zum Beleuchten der verschiedenen Lichtmodulationseinrichtungen verwendet werden, ungeachtet der reflektierende Art oder der durchlässigen Art, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen veranschaulicht.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung zu erkennen ist, wird gemäß dem optischen Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung nichtpolarisiertes Licht von einer Lichtquelle in einen Polarisationslichtstrom ungewandelt, welcher vorlaufend eine einheitliche Polarisationsrichtung für jedes Farblicht aufweist, wodurch es möglich ist, die Polarisationsabhängigkeit der optischen Elemente, wie beispielsweise von dichroitischen Prismen und Polarisationsstrahlungsteilern, welche auf einer weiter vorgelagerten Seite des Lichtwegs als das optische Beleuchtungssystem angeordnet sind, zu verringern. Es ist daher möglich, einen Beleuchtungswirkungsgrad zu erhöhen.
Durch Anwenden des optischen Beleuchtungssystems in einem Projektor ist es außerdem möglich, die Helligkeit, die Bildqualität und den Kontrast des Projektionsbildes zu verbessern. Im Vergleich zum Fall des Verwendens des herkömmlichen optischen Beleuchtungssystems kann jedoch die Anzahl von Teilen verringert werden, und es kann eine Senkdung der Kosten realisiert werden.
Gewerbliche Verwertbarkeit
Wie bereits erwähnt, ist es gemäß einem optischen Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung möglich, ein Beleuchtungslicht mit einem bestimmten Farblicht, dessen Polarisationsrichtung sich von der des anderer Farblichts um 90° unterscheidet, wirksam zu erzeugen und einen Beleuchtungsbereich mit einer gleichmäßigen Beleuchtungsstärkenverteilung unter Verwendung solch eines Beleuchtungslichts zu beleuchten.
Außerdem ist es gemäß einem Projektor der vorliegenden Erfindung durch Anwenden des zuvor beschriebener. optischen Beleuchtungssystems möglich, eine Polarisationsabhängigkeit einer Lichttrennungscharakteristik einer dichroitischen Ebene, welche ein optisches Farbtrennungs/vereinigungssystem bildet, zu verringern. Im Vergleich zum Falle des Verwendens des herkömmlichen optischen Beleuchtungssystems kann jedoch die Anzahl von Teilen verringert werden, und es kann eine Senkung der Kosten realisiert werden.

Claims

Optisches Beleuchtungssystem, umfassend: ein optisches Lichtstromteilungselement (30), welches das Licht von einer Lichtquelle (20) in mehrere Abschnitte von Teillichtströmen teilt und jeden der Teillichtströme sammelt; ein optisches Farblichttrennelement (40), welches jeden Teillichtstrom in einen ersten Teilfarblichtstrom und einen zweiten Teilfarblichtstrom trennt und den ersten Teilfarblichtstrom und den zweiten Teilfarblichtstrom in verschiedenen Richtungen miteinander und in einer Richtung parallel zueinander emittiert; ein Polarisationsänderungselement (50), welches eine Polarisationsstrahlungsteileranordnung (51) in welcher mehrere Polarisationstrennfilme (54) und mehrere Reflexionsfilme (55) abwechselnd angeordnet sind, und ein Polarisationsrichtungsdrehelement (52) umfasst, welches entweder in einer Position, in der Licht, das durch den Polarisationstrennfilm durchgelassen wird, emittiert wird, oder in einer Position angeordnet ist, in der Licht, das durch den Reflexionsfilm reflektiert wird, emittiert wird, wobei der erste Teilfarblichtstrom, der auf dem Polarisationstrennfilm auftrifft, in einer ersten Polarisationsrichtung vereinheitlicht wird, um emittiert zu werden, und der zweite Teilfarblichtstrom, der auf dem Reflexionsfilm auftrifft, in einer zweiten Polarisationsrichtung vereinheitlicht wird, um emittiert zu werden; ein optisches Übertragungselement (70), welches entweder auf einer Einfallsseite oder auf einer Emissionsseite des Polarisationsänderungselements angeordnet ist und ein Bild, das durch das optische Lichtstromteilungselement erzeugt wird, in einen beleuchteten Bereich überträgt; und ein optisches Überlagerungselement (100) zum Überlagern der Teillichtströme, die vom Polarisationsänderungselement emittiert werden, im beleuchteten Bereich; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polarisationsrichtung und die zweite Polarisationsrichtung verschieden sind.
Optisches Beleuchtungssystem, umfassend: ein optisches Farblichttrennelement (40), welches das Licht von einer Lichtquelle (20) in ein erstes Farblicht und ein zweites Farblicht trennt und das erste Farblicht und das zweite Farblicht in verschiedenen Richtungen miteinander oder in einer Richtung parallel zueinander emittiert; ein optisches Lichtstromteilungselement (30), welches das erste Farblicht in mehrere der ersten Farblichtströme teilt, das zweite Farblicht in mehrere der zweiten Farblichtströme teilt und jeden der Teillichtströme sammelt; ein Polarisationsänderungselement (50), welches eine Polarisationsstrahlungsteileranordnung, in welcher mehrere Polarisationstrennfilme (54) und mehrere Reflexionsfilme (55) abwechselnd angeordnet sind, und ein Polarisationsrichtungsdrehelement (52) umfasst, welches entweder in einer Position, in der Licht, das durch den Polarisationstrennfilm durchgelassen wird, emittiert wird, oder in einer Position angeordnet ist, in der Licht, das durch den Reflexionsfilm reflektiert wird, emittiert wird, wobei der erste Teilfarblichtstrom, der auf dem Polarisationstrennfilm auftrifft, zu polarisiertem Licht mit einer ersten Polarisationsrichtung vereinheitlicht wird, und der zweite Teilfarblichtstrom, der auf dem Reflexionsfilm auftrifft, zu polarisiertem Licht mit einer zweiten Polarisationsrichtung vereinheitlicht wird; ein optisches Übertragungselement (70), welches entweder auf einer Einfallsseite oder auf einer Emissionsseite des Polarisationsänderungselements angeordnet ist und ein Bild, das durch das optische Lichtstromteilungselement erzeugt wird, in einen beleuchteten Bereich überträgt; und ein optisches Überlagerungselement (100) zum Überlagern der Teillichtströme, die vom Polarisationsänderungselement emittiert werden, im beleuchteten Bereich; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polarisationsrichtung und die zweite Polarisationsrichtung verschieden sind.
Optisches Beleuchtungssystem, umfassend: ein optisches Lichtstromteilungselement (30), welches das Licht von einer Lichtquelle (20) in mehrere Teillichtströme teilt und jeden der Teillichtströme sammelt; ein optisches Farblichttrennelement (40), welches jeden Teillichtstrom in einen ersten Teilfarblichtstrom und einen zweiten Teilfarblichtstrom trennt und den ersten Teilfarblichtstrom und den zweiten Teilfarblichtstrom in verschiedenen Richtungen miteinander oder in einer Richtung parallel zueinander emittiert; ein Polarisationsänderungselement (50A), welches eine Polarisationsstrahlungsteileranordnung, in welcher mehrere Polarisationstrennfilme (54) in einem vorbestimmten Intervall (d) angeordnet sind, und mehrere Polarisationsrichtungsdrehelemente (52), welche auf einer Emissionsseite der Polarisationsstrahlungsteileranordnung in einem vorbestimmten Intervall (d) angeordnet sind, umfasst, wobei der erste Teilfarblichtstrom (G), der auf einer Einfallsseitenendebene des Polarisationstrennfilms auftrifft, wo die Polarisationsrichtungsdrehelemente (52) nicht auf einer Emissionsseite des Films angeordnet sind, und durch den Polarisationstrennfilm durchtritt, und der erste Farblichtteilstrom (G), der durch den Polarisationstrennfilm reflektiert wird und dann durch einen benachbarten Polarisationstrennfilm noch einmal reflektiert wird und durch die Polarisationsrichtungsdrehelemente durchtritt, in einer ersten Polarisationsrichtung vereinheitlicht werden, um emittiert zu werden, der zweite Teilfarblichtstrom (B+R), der auf einer Einfallsseitenendebene des Polarisationstrennfilms auftrifft, wo die Polarisationsrichtungsdrehelemente auf einer Emissionsseite des Films angeordnet sind, und der Strom, der durch den Polarisationstrennfilm durchtritt und dann durch das Polarisationsrichtungsdrehelement durchtritt, und der zweite Farblichtteilstrom (B+R), der durch den Polarisationstrennfilm reflektiert wird und dann durch einen benachbarten Polarisationstrennfilm noch einmal reflektiert wird, in einer zweiten Polarisationsrichtung vereinheitlicht werden, um emittiert zu werden, wobei die erste Polarisationsrichtung und die zweite Polarisationsrichtung verschieden sind; ein optisches Übertragungselement (70), welches entweder auf einer Einfallsseite oder auf einer Emissionsseite des Polarisationsänderungselements angeordnet ist und ein Bild, das durch das optische Lichtstromteilungselement erzeugt wird, in einen beleuchteten Bereich überträgt; und ein optisches Überlagerungselement (100) zum Überlagern der Teillichtströme, die vom Polarisationsänderungselement emittiert werden, im beleuchteten Bereich.
Optisches Beleuchtungssystem, umfassend: ein optisches Farblichtrennelement (40), welches das Licht von einer Lichtquelle (20) in ein erstes Farblicht und ein zweites Farblicht trennt und das erste Farblicht und das zweite Farblicht in verschiedenen Richtungen miteinander oder in einer Richtung parallel zueinander emittiert; ein optisches Lichtstromteilungselement (30), welches das erste Farblicht in mehrere der ersten Farblichtströme teilt, das zweite Farblicht in mehrere der zweiten Farblichtströme teilt und jeden der Teillichtströme sammelt; ein Polarisationsänderungselement (50A), welches eine Polarisationsstrahlungsteileranordnung, in welcher mehrere Polarisationstrennfilme (54) in einem vorbestimmten Intervall (d) angeordnet sind, und mehrere Polarisationsrichtungsdrehelemente (52), welche auf einer Emissionsseite der Polarisationsstrahlungsteileranordnung in einem vorbestimmten Intervall (d) angeordnet sind, umfasst, wobei der erste Teilfarblichtstrom (G), der auf einer Einfallsseitenendebene des Polarisationstrennfilms auftrifft, wo die Polarisationsrichtungsdrehelemente nicht auf einer Emissionsseite des Films angeordnet sind, und durch den Polarisationstrennfilm durchtritt, und der erste Farblichtteilstrom (G), der durch den Polarisationstrennfilm reflektiert wird und dann durch einen benachbarten Polarisationstrennfilm noch einmal reflektiert wird und durch das Polarisationsrichtungsdrehelement durchtritt, in einer ersten Polarisationsrichtung vereinheitlicht werden, um emittiert zu werden, der zweite Teilfarblichtstrom (B+R), der auf einer Einfallsseitenendebene des Polarisationstrennfilms auftrifft, wo das Polarisationsrichtungsdrehelement auf einer Emissionsseite des Films angeordnet ist, und durch den Polarisationstrennfilm durchtritt und dann durch das Polarisationsrichtungsdrehelement durchtritt, und der zweite Farblichtteilstrom (B+R), der durch den Polarisationstrennfilm reflektiert wird und dann durch einen benachbarten Polarisationstrennfilm noch einmal reflektiert wird, in einer zweiten Polarisationsrichtung vereinheitlicht werden, um emittiert zu werden, wobei die erste Polarisationsrichtung und die zweite Polarisationsrichtung verschieden sind; ein optisches Übertragungselement (70), welches entweder auf einer Einfallsseite oder auf einer Emissionsseite des Polarisationsänderungselements angeordnet ist und ein Bild, das durch das optische Lichtstromteilungselement erzeugt wird, in einen beleuchteten Bereich überträgt; und ein optisches Überlagerungselement (100) zum Überlagern der Teillichtströme, die vom Polarisations änderungselement emittiert werden, im beleuchteten Bereich.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das optische Farblichtrennelement einen ersten Spiegel (41) und einen zweiten Spiegel (42) umfasst, der erste Spiegel ein dichroitischer Spiegel zur Farbtrennung ist, und der zweite Spiegel ein reflektierender Spiegel ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, wobei der erste Spiegel und der zweite Spiegel nicht parallel zueinander sind, der erste Spiegel in einem Winkel von 45° zu einer optischen Achse der Lichtquelle angeordnet ist, und der zweite Spiegel in einem Winkel von (45 – α)° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, wobei der erste Spiegel und der zweite Spiegel nicht parallel zueinander angeordnet sind, der erste Spiegel in einem Winkel von (45 + α)° zur optischen Achse des Lichtelements angeordnet ist, und der zweite Spiegel in einem Winkel von 45° zur optischen Achse angeordnet ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, wobei der erste Spiegel und der zweite Spiegel nicht parallel zueinander angeordnet sind, der erste Spiegel in einem Winkel von (45 + β)° zur optischen Achse des Lichtelements angeordnet ist, und der zweite Spiegel in einem Winkel von (45 – β)° zur optischen Achse angeordnet ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, wobei der erste Spiegel und der zweite Spiegel parallel zueinander sind, und sie in einem Winkel von 45° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet sind.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das optische Farblichttrennelement ein optisches Teil mit einem Durchsichtplattenelement, einen dichroitischen Spiegel, der auf einer von zwei einander gegenüberliegenden Ebenen des Durchsichtelements angeordnet ist, und einen reflektierenden Spiegel, der auf der anderen der Ebenen angeordnet ist, umfasst.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das optische Farblichttrennelement ein optisches Teil mit einem Durchsichtplattenelement, ein rechtwinkeliges Prisma, das auf einer von zwei einander gegenüberliegenden Ebenen des Durchsichtelements fest angebracht ist, einen reflektierenden Spiegel, der auf der anderen der Ebenen angeordnet ist, und einen dichroitischen Spiegel, der zwischen dem Durchsichtelement und dem rechtwinkeligen Prisma angeordnet ist, umfasst.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das optische Farblichttrennelement ein optisches Teil mit einem Durchsichtplattenelement, mehrere kleinformatige rechtwinkelige Prismen, die auf einer von zwei einander gegenüberliegenden Ebenen des Durchsichtelements fest angebracht sind, einen reflektierenden Spiegel, der auf der anderen der Ebenen angeordnet ist, und einen dichroitischen Spiegel, der zwischen dem Durchsichtelement und den rechtwinkeligen Prismen angeordnet ist, umfasst.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die eine der Ebenen und die andere der Ebenen nicht parallel zueinander sind, die eine der Ebenen in einem Winkel von 45° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet ist, und die andere der Ebenen in einem Winkel von (45 – α)° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die eine der Ebenen und die andere der Ebenen nicht parallel zueinander sind, die eine der Ebenen in einem Winkel von (45 + β)° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet ist, und die andere der Ebenen in einem Winkel von 45° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die eine der Ebenen und die andere der Ebenen nicht parallel zueinander sind, die eine der Ebenen in einem Winkel von (45 + β)° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet ist, und die andere der Ebenen in einem Winkel von (45 – β)° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die eine der Ebenen und die andere der Ebenen parallel zueinander sind, und sie individuell in einem Winkel von 45° zur optischen Achse der Lichtquelle angeordnet sind.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das optische Farblichtrennelement ein reflektierendes Hologrammelement umfasst.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das optische Farblichtrennelement ein durchlässiges Hologrammelement umfasst.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das optische Lichtstromteilungselement eine Linsenanordnung umfasst.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das optische Lichtstromteilungselement eine Spiegelanordnung umfasst.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das optische Lichtstromteilungselement eine Lichtleitstange mit vier Reflexionsebenen umfasst.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei eine dichroitische Filteranordnung angeordnet ist, um unnötiges einfallendes Farblicht auf einer Einfallsseite der Polarisationsstrahlungsteileranordnung zu blockieren.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei das optische Farblichttrennelement eine Farbtrennungscharakteristik aufweist, welche grünes Licht von rotem und blauem Licht trennt.
Projektor, umfassend: ein optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23; eine Lichtmodulationseinrichtung, welche das Licht moduliert, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; und eine Projektionslinse, welche das Licht projiziert, das durch die Lichtmodulationseinrichtung moduliert wird.
Projektor, umfassend: ein optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23; eine erste Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des ersten Farblichts, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; eine zweite Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des dritten Farblichts, das im zweiten Farblicht enthalten ist, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; eine dritte Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des vierten Farblichts, das im zweiten Farblicht enthalten ist, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; einen Polarisationsstrahlungsteiler zum Trennen des Lichts, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird, in das erste Farblicht und das zweite Farblicht; und eine Projektionslinse, welche ein Farblichttrenn- und -vereinigungselement zum Trennen des zweiten Farblichts in das dritte Farblicht und das vierte Farblicht und auch zum Vereinigen des Lichts, das von der zweiten Reflexionslichtmodulationseinrichtung emittiert wird, und des Lichts, das von der dritten Reflexionslichtmodulationseinrichtung emittiert wird, zur Emission an den Polarisationsstrahlungsteiler umfasst, wobei das Licht, das durch den Polarisationsstrahlungsteiler von dem Licht ausgewählt wird, das von der ersten Reflexionslichtmodulationseinrichtung emittiert wird, und dem Licht, das vom Farblichttrenn- und -vereinigungselement emittiert wird, projiziert wird.
Projektor, umfassend: ein optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23; eine erste Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des ersten Farblichts, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; eine zweite Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des dritten Farblichts, das im zweiten Farblicht enthalten ist, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; eine dritte Reflexionslichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des vierten Farblichts, das im zweiten Farblicht enthalten ist, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird; erste bis vierte Polarisationsstrahlungsteiler; einen ersten Wellenlängenwahlverzögerungsfilm, der zwischen dem ersten Polarisationsstrahlungsteiler und dem dritten Polarisationsstrahlungsteiler angeordnet ist; einen zweiten Wellenlängenwahlverzögerungsfilm, der zwischen dem dritten Polarisationsstrahlungsteiler und dem vierten Polarisationsstrahlungsteiler angeordnet ist; eine Projektionslinse zum Projizieren des Lichts, das vom vierten Polarisationsstrahlungsteiler emittiert wird, wobei der erste Polarisationsstrahlungsteiler das Licht, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird, in das erste Farblicht und das zweite Farblicht trennt, der zweite Polarisationsstrahlungsteiler das erste Farblicht, das durch den ersten Polarisationsstrahlungsteiler getrennt wird, in die erste Reflexionslichtmodulationseinrichtung führt und das erste Farblicht, das durch die erste Reflexionslichtmodulationseinrichtung moduliert wird, auch in den vierten Polarisationsstrahlungsteiler führt, der erste Wellenlängenwahlverzögerungsfilm nur eine Polarisationsrichtung des dritten Farblichts aus dem dritten Farblicht und dem vierten Farblicht, die im zweiten Farblicht enthalten sind, das durch den ersten Polarisationsstrahlungsteiler getrennt wird, etwa 90° dreht, der dritte Polarisationsstrahlungsteiler das dritte Farblicht und das vierte Farblicht, die vom ersten Wellenlängenwahlverzögerungsfilm emittiert werden, in die zweite Reflexionslichtmodulationseinrichtung und die dritte Reflexionslichtmodulationseinrichtung führt und das dritte Farblicht und das vierte Farblicht, die durch die zweite Reflexionslichtmodulationseinrichtung und die dritte Reflexionsmodulationseinrichtung moduliert werden, auch in den zweiten Wellenlängenwahlverzögerungsfilm führt, der zweite Wellenlängenwahlverzögerungsfilm nur eine Polarisationsrichtung des dritten Farblichts aus dem dritten Farblicht und dem vierten Farblicht, die vom dritten Polarisationsstrahlungsteiler emittiert werden, etwa 90° dreht, und der vierte Polarisationsstrahlungsteiler das erste Farblicht, das vom zweiten Polarisationsstrahlungsteiler emittiert wird, und das dritte Farblicht und das vierte Farblicht, die vom zweiten Wellenlängen wahlverzögerungsfilm emittiert werden, vereinigt und zur Projektionslinse emittiert.
Projektor, umfassend: ein optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23; ein optisches Farbtrennsystem zum Trennen des Lichts, das vom optischen Beleuchtungssystem emittiert wird, in ein erstes Licht, ein zweites Licht und ein drittes Licht; eine erste Durchlichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des ersten Farblichts, das durch das optische Farbtrennsystem als Reaktion auf ein Bildsignal getrennt wird; eine zweite Durchlichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des zweiten Farblichts, das durch das optische Farbtrennsystem als Reaktion auf ein Bildsignal getrennt wird; eine dritte Durchlichtmodulationseinrichtung zum Modulieren des dritten Farblichts, das durch optische Farbtrennsystem als Reaktion auf ein Bildsignal getrennt wird; ein optisches Farbvereinigungssystem zum Vereinigen des ersten Farblichts, des zweiten Farblichts und des dritten Farblichts, welche durch die erste Durchlichtmodulationseinrichtung, die zweite Durchlichtmodulationseinrichtung beziehungsweise die dritte Durchlichtmodulationseinrichtung moduliert wurden; und eine Projektionslinse zum Projizieren des Lichts, das durch das optische Farbvereinigungssystem vereinigt wird.