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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Projektionsanzeigevorrichtung, welche einen Ausgangslichtstrahl
von einer Lichtquelle in Antwort auf ein Videosignal unter Verwendung
von Modulationsmitteln wie einem Flüssigkristall-Lichtventil oder dergleichen
moduliert und vergrößert und
den modulierten Lichtstrahl durch eine Projektionslinse auf einen
Schirm projiziert. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf die Konstruktion der Projektionsanzeigevorrichtung, welche in
einem geeigneten Zustand einen Bildformungsbereich der Modulationsmittel
wie einem Flüssigkristall-Lichtventil beleuchtet.
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Eine Projektionsanzeigevorrichtung
des Typs, welcher einen modulierten Lichtstrahl in Antwort auf ein
Videosignal unter Verwendung eines Flüssigkristall-Lichtventils ausbildet
und vergrößert und
den modulierten Lichtstrahl auf einen Schirm projiziert, ist z.
B. in der japanischen ungeprüfte
Patent-Veröffentlichung
3111806 (entsprechend der
US 5,098,184
A ) offenbart. Unter Bezugnahme auf
13 umfasst die in der Offenbarung angegebene Projektionsanzeigevorrichtung
ein Integratoroptiksystem
923 mit zwei Linsenplatten
921 und
922 zum gleichmäßigen Beleuchten
des Bildformungsbereichs eines Flüssigkristall-Lichtventils
925 als
Modulationsmittel mit Licht von einer Lichtquelle.
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Wie in 13 gezeigt
ist, wird ein von einer Lichtquellen-Lampeneinheit 8 emittierter,
einzelner Lichtstrahl durch Linsen 921a, welche die erste
Linsenplatte 921 bilden, in eine Mehrzahl von Zwischenlichtstrahlen
aufgespaltet und wird mittels Linsen 922a, welche die zweite
Linsenplatte 922 bilden, auf dem Flüssigkristall-Lichtventil 925 überlagert.
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In der in 13 gezeigten Projektionsanzeigevorrichtung
wird die Helligkeit eines auf den Schirm projizierten Bildes abfallen
oder das projizierte Bild wird an einem Umrissschatten leiden, wenn der
Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils 925 nicht
genau beleuchtet wird. Um diesem Problem Herr zu werden, wird, wie
in 14 gezeigt, ein bestimmter
Rand M um den Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 gesichert,
um die Positioniergenauigkeiten des Flüssigkristall-Lichtventils 925 und
der Linsenplatten 921, 922, die das Integratoroptiksystem 923 bilden,
die Positionierfehler der Brennpunkte der Linsen 921a, 922a der
Linsenplatten und die Positioniergenauigkeiten der verbleibenden,
in einer optischen Achse angeordneten optischen Systeme zu berücksichtigen.
Insbesondere wird der Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 so
bemessen, dass er deutlich kleiner ist als ein Beleuchtungsbereich
B des Austrittslichts von der Lichtquelle und selbst dann, wenn der
Beleuchtungsbereich B vertikal nach oben oder nach unten oder horizontal
nach links oder nach rechts in Abhängigkeit von der Gesamtpositioniergenauigkeit
der obigen Komponenten verschoben wird, ist der Bildformungsbereich
A so eingerichtet, dass er innerhalb des Beleuchtungsbereichs B
gehalten wird. Mit dieser Anordnung werden der Umrissschatten um
das projizierte Bild und der Helligkeitsabfall des projizierten
Bildes vermieden. Um einem große
Positionsfehler der Komponenten Herr zu werden, wird der Rand M
einfach so gesetzt, dass er entsprechend verbreitert ist.
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Um die Helligkeit des projizierten
Bildes zu steigern, muss die Effizienz der Ausnutzung des Lichts,
welches das Flüssigkristall-Lichtventil 925 beleuchtet,
gesteigert werden. Wenn der Rand M vergrößert wird, um Fehler der Komponenten
abzudecken, so fällt
die Effizienz der Ausnutzung des Lichts ab, wodurch das projizierte
Bild dunkler wird. Aus diesem Gesichtspunkt ist die Breite des Randes,
welcher um den Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils gebildet
wird, vorzugsweise schmal. Ein schmaler Rand wiederum verschiebt
den Beleuchtungsbereich von dem Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils,
wodurch möglicherweise ein
das projizierte Bild umlaufender Schatten erzeugt wird.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Projektionsanzeigevorrichtung bereitzustellen, welche
eine erhöhte
Bildhelligkeit ohne jeden Schatten um ein projiziertes Bild bietet,
wobei ein schmaler Rand um den Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils
bereitgestellt wird.
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Nach einem ersten Aspekt stellt diese
Erfindung einen Projektor bereit, welcher umfasst:
Eine Lichtquelle,
Modulationsmittel
zum Modulieren eines durch die Lichtquelle emittierten Lichtstrahls;
Projektionsmittel
zum Vergrößern und
Projizieren des modulierten Lichtstrahls von den Modulationsmitteln
auf einen Projektionsbereich;
Ein optisches Element, welches
in einem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und den Modulationsmitteln
angeordnet ist, zum Aufteilen des von der Lichtquelle emittierten
Lichtstrahls in eine Mehrzahl von Zwischenlichtstrahlen; und
Eine Überlagerungslinse
zum Überlagern
jedes der aufgeteilten Zwischenlichtstrahlen von dem optischen Element
auf einem Bildformungsbereich der Modulationsmittel, gekennzeichnet
durch einen Einstellmechanismus zum Einstellen der Anbringungsposition
der Überlagerungslinse
in einer zu ihrer optischen Achse orthogonalen Richtung.
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Mit dieser Anordnung erhöht die vorliegende Erfindung
die Effizienz in der Ausnutzung von Beleuchtungslicht, welches die
Modulationsmittel beleuchtet, wodurch ein projiziertes Bild aufgehellt
wird. Selbst dann, wenn der Rand um den Bildformungsbereich der
Modulationsmittel verschmälert
wird, ist der Beleuchtungsbereich relativ zu den Modulationsmitteln
fein eingestellt, so dass der Bildformungsbereich innerhalb des
Beleuchtungsbereichs gehalten wird, und das projizierte Bild ist
somit frei von Umrissschatten, welche einer Verschiebung zwischen
dem Bildformungsbereich und dem Beleuchtungsbereich zuzuordnen sind.
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Nachdem Komponenten des optischen
Systems montiert sind, wird der Bildformungsbereich der Modulationsmittel
durch das optische Element und die Überlagerungsmittel beleuchtet
und wenn der Beleuchtungsbereich von dem Bildformungsbereich der Modulationsmittel
verschoben ist, so werden die Überlagerungsmittel
fein eingestellt, so dass der Bildformungsbereich der Modulationsmittel
vollständig innerhalb
des Beleuchtungsbereichs enthalten ist. Wird eine dem Positionierfehler
der optischen Komponenten zugeordnete Verschiebung zwischen dem Beleuchtungsbereich
und dem Bildformungsbereich berücksichtigt,
wird der um den Umriss des Bildformungsbereichs der Modulationsmittel
gebildete Rand verschmälert.
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Da gemäß der vorliegenden Erfindung
die Montageposition der Überlagerungsmittel,
welche eine optische Komponente ist, die hauptsächlich den Beleuchtungsbereich
der Modulationsmittel bestimmt, fein eingestellt wird, wird die
Position des Beleuchtungsbereichs der Modulationsmittel einfach und
effizient eingestellt. Die Einstellung der Position des Beleuchtungsbereichs
wird daher unter Berücksichtigung
des Gesamtanbringungsfehlers der optischen Komponenten (optische
Elemente) vor den Überlagerungsmitteln
(im optischen Weg stromaufwärts
der Überlagerungsmittel)
durchgeführt.
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Da die Mehrzahl von aufgeteilten
Zwischenlichtstrahlen am Ende in einem einzelnen Beleuchtungsbereich
durch die Überlagerungsmittel überlagert
werden und dann abgegeben werden, wird ein polarisierter Lichtstrahl
konstanter Helligkeit ohne Beleuchtungsveränderungen als ein Beleuchtungslicht
erhalten, selbst dann, wenn ein Eintrittslichtstrahl eine große Lichtintensitätsverteilung
in seinem Querschnitt aufweist. Ein polarisierter Lichtstrahl konstanter
Helligkeit ohne Beleuchtungsvariationen wird als Beleuchtungslicht
erhalten, wenn der Eintrittslichtstrahl eine gleichmäßige Lichtintensität aufweist,
wenn der Zwischenlichtstrahl aufgrund spektraler Charakteristiken
nicht in einen p-polarisierten Lichtstrahl und einen s-polarisierten
Lichtstrahl aufgeteilt werden kann, oder wenn die Lichtintensität und spektralen
Charakteristika sich bei der Ausrichtung der Polarisationsrichtungen
der beiden polarisierten Lichtstrahlen verändert.
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Die Projektionsanzeigevorrichtung
der vorliegenden Erfindung stellt ein besonders helles projiziertes
Bild bereit, welches auf einem gesamten Anzeigebereich oder Projektionsbereich
gleichmäßig und
hell ist.
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In dem optischen System der Projektionsanzeigevorrichtung
können
Reflektionsmittel zum Krümmen
eines optischen Wegs in dem optischen Weg, der von der Lichtquelle
zu den Modulationsmitteln verläuft,
angeordnet sein. Tritt ein Fehler im Montagewinkel der Reflektionsmittel
auf, so kann der Beleuchtungsbereich von dem Bildformungsbereich
der Modulationsmittel verschoben sein. Der Montagewinkel der Reflektionsmittel,
die in einer solchen Position angeordnet sind, ist vorzugsweise
relativ zu deren einfallender optischer Achse einstellbar.
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Die Projektionsanzeigevorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist auf eine Projektionsanzeigevorrichtung
zum Projizieren eines Farbbilds angewendet. Insbesondere ist die
vorliegende Erfindung auf eine Projektionsanzeigevorrichtung angewendet, welche
umfasst: ein Farben trennendes optisches System zum Trennen eines
Austrittslichts von den Überlagerungsmitteln
in Farblichtstrahlen, eine Mehrzahl von Modulationsmitteln zum Modulieren der
Farblichtstrahlen, die durch das Farben trennende optische System
getrennt wurden, ein Farben synthetisierendes optisches System zum
Synthetisieren der Farblichtstrahlen, die durch die Mehrzahl von
Modulationsmitteln jeweils moduliert wurden, wobei der synthetisierte
modulierte Lichtstrahl von dem Farben synthetisierenden optischen
System vergrößert und mittels
der Projektionsmittel auf den Projektionsbereich projiziert wird.
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In der Projektionsanzeigevorrichtung
zum Projizieren eines Farbbilds können Reflektionsmittel in einem
optischen Weg zwischen dem Farben trennenden optischen System und
wenigstens einem der Mehrzahl von Modulationsmitteln angeordnet
sein. In Abhängigkeit
von dem Montagewinkel der Reflektionsmittel kann der Beleuchtungsbereich
verschoben sein und die Reflektionsmittel sind vorzugsweise in ihrem
Montagewinkel bezüglich
der einfallenden optischen Achse einstellbar.
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Wenn das den Modulationsmitteln am Nächsten angeordnete
Reflektionsmittel in seinem Montagewinkel einstellbar bleibt, so
ist dies vom Standpunkt des Zusammenbaus der Vorrichtung sowie auch
der Positionseinstellung des Beleuchtungsbereichs relativ zu den
Modulationsmitteln vorteilhaft.
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Wenn die Modulationsmittel Reflektions-Modulationsmittel
sind und das Farben trennende optische System und das Farben synthetisierende
optische System in demselben optischen System integriert sind, wird
die optische Weglänge
verkürzt
und es ergibt sich eine Projektionsanzeigevorrichtung von kompaktem
Design.
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Bei der Projektionsanzeigevorrichtung
gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Polarisationsumwandeleinheit
zusätzlich
neben der Anordnung gemäß dem ersten
Aspekt bereitgestellt und somit bietet die Projektionsanzeigevorrichtung
gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung den durch die Verwendung der Polarisationsumwandeleinheit
gebotenen Vorteil zusätzlich
zu dem Vorteil, der durch die Projektionsanzeigevorrichtung gemäß dem ersten
Aspekt geboten wird. Insbesondere werden bei der Polarisationsumwandeleinheit
beide Polarisationslichtstrahleneffizient genutzt, ohne etwas von
den beiden Lichtstrahlen zu verschwenden, wodurch ein helles projiziertes
Bild resultiert.
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Um bei der ersten Projektionsanzeigevorrichtung
der vorliegenden Erfindung die Montageposition der Überlagerungsmittel
einstellbar zu machen, ist ein Einstellmechanismus bereitgestellt.
Als Einstellmechanismus wird eine Struktur in Erwägung gezogen,
welche aus einem ersten Einstellmechanismus zum Einstellen der Montageposition
der Überlagerungsmittel
in einer ersten Richtung, die senkrecht zu einer optischen Achse
ist und einem zweiten Einstellmechanismus zum Einstellen der Montageposition
der Überlagerungsmittel
in einer zweiten Richtung, die senkrecht zu sowohl der optischen
Achse als auch der ersten Richtung ist, gebildet ist.
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Um einen solchen Einstellmechanismus
zu realisieren, sind bereitgestellt: Eine Basiseinstellplatte, eine
in der ersten Richtung relativ zu der Basiseinstellplatte gleitbewegliche
erste Einstellplatte sowie eine in der zweiten Richtung relativ
zu der ersten Einstellplatte gleitbewegliche zweite Einstellplatte.
Mit diesem Mechanismus wird die Montageposition der Überlagerungsmittel
in den einzelnen Richtungen (in der ersten und zweiten Richtung)
unabhängig
eingestellt.
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Die Montageposition der Überlagerungsmittel
wird schwer einzustellen sein, falls die erste Einstellplatte in
der zweiten Richtung verschoben ist, wenn die zweite Einstellplatte
in die zweite Richtung geschoben wird, oder falls die zweite Einstellplatte
in der ersten Richtung verschoben ist, wenn die erste Einstellplatte
in die erste Richtung geschoben wird. Aus diesem Grund umfasst der
Einstellmechanismus vorzugsweise einen ersten Rutschschutzmechanismus
zum Verhindern, dass die erste Einstellplatte in der zweiten Richtung
verrutscht und einen zweiten Rutschschutzmechanismus zum Verhindern,
dass die zweite Einstellplatte in der ersten Richtung verrutscht.
Mit diesen Rutschschutzmechanismen wird das obige Problem gelöst und die
Montageposition der Überlagerungsmittel
wird einfach und genau eingestellt. Wenn der Einstellmechanismus
einschließlich
der ersten und zweiten Einstellplatten angewendet wird, können die Überlagerungsmittel
an der zweiten Einstellplatte befestigt werden.
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Ausführungsformen der Erfindung
werden nun lediglich beispielhaft beschrieben, wobei auf die beigefügten Abbildungen
Bezug genommen wird, in welchen:
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1 ist
eine Außenansicht
der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
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2(A) ist
eine allgemeine Draufsicht, welche die innere Struktur der Projektionsanzeigevorrichtung
zeigt.
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2(B) ist
eine Querschnittsansicht der Vorrichtung.
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3 ist
eine Draufsicht, welche eine optische Einheit und eine Projektionslinseneinheit
im auseinander gebauten Zustand zeigt.
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4 ist
eine allgemeine Ansicht des optischen Systems, welches in der optischen
Einheit anzuordnen ist.
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5 zeigt
die Beziehung zwischen einem Beleuchtungsbereich und einem Flüssigkristall-Lichtventil
in einem Integratoroptiksystem.
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6 zeigt
einen Linsenmontagepositions-Einstellmechanismus.
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7 ist
eine erläuternde
Ansicht, welche die Beleuchtungsbereiche des Integratoroptiksystems
durch die Reflektionsflächen
der Reflektionsmittel zeigt.
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8(A)–8(C) zeigen den Mechanismus zum
Feineinstellen des Montagewinkels des Reflektionsspiegels.
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8(A) ist
eine erläuternde
Ansicht einer Halteplatte.
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8(B) ist
eine Draufsicht auf den Feineinstellmechanismus.
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8(C) ist
eine Querschnittsansicht des Feineinstellmechanismus.
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9 ist
eine allgemeine Draufsicht, welche das optische System eines anderen
Beispiels der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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10(A) ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung
von 7 zeigt.
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10(B) ist
eine erläuternde
Ansicht, welche den Aufteilungsprozess eines Polarisationslichtstrahls
durch die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung zeigt.
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11 ist
eine allgemeine Draufsicht, welche das optische System eines anderen
Beispiels der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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12 ist
eine erläuternde
Ansicht, welche die Funktionsweise der Reflektions-Flüssigkristall-Einrichtung
von 9 zeigt.
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13 ist
eine allgemeine Ansicht des optischen Systems einer typischen Projektionsanzeigevorrichtung,
welche mit einem Integratoroptiksystem ausgerüstet ist.
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14 ist
eine erläuternde
Ansicht, welche die Beziehung zwischen einem Beleuchtungsbereich und
einem Bildformungsbereich in einem Flüssigkristall-Lichtventil zeigt.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird
die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung nun
diskutiert.
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1 ist
eine äußere Ansicht
der Projektionsanzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Die Projektionsanzeigevorrichtung 1000 wählt rote,
blaue und grüne
Farblichtstrahlen aus einem von einer Lichtquelle emittierten Licht
aus, und zwar durch ein Integratoroptiksystem und ein Farben trennendes
optisches System, führt jeden
Farblichtstrahl durch ein Flüssigkristall-Lichtventil,
welches entsprechend einer jeweiligen Farbe angeordnet ist, moduliert
dieses dort gemäß einem Farbvideosignal,
synthetisiert die modulierten Lichtstrahlen für die drei Farben durch ein
Farben synthetisierendes optisches System und vergrößert und projiziert
das synthetisierte Farbbild dann auf einen Projektionsschirm.
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Wie in 1 gezeigt,
weist die Projektionsanzeigevorrichtung 1000 ein äußeres Gehäuse 2 von der
Form eines rechteckigen Parallelepipets auf, wobei das äußere Gehäuse 2 im
Grunde ein oberes Gehäuse 3,
ein unteres Gehäuse 4 sowie
ein die Vorderseite der Vorrichtung bildendes vorderes Gehäuse 5 umfasst.
Der vordere Abschnitt einer Projektionslinseneinheit 6 steht
aus der Mitte des vorderen Gehäuses 5 vor.
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2 zeigt
die Positionsbeziehung von Komponenten innerhalb des äußeren Gehäuses 2 der
Projektionsanzeigevorrichtung 1000. Wie gezeigt, ist eine
Stromversorgungseinheit 7 in dem hinteren Abschnitt innerhalb
des äußeren Gehäuses 2 untergebracht.
Vorn in der Stromversorgungseinheit 7 ist eine Lichtquellenlampeneinheit 8 angeordnet. Eine
optische Einheit 9 ist außerdem vorn angeordnet. Die
Projektionslinseneinheit 6 ist so montiert, dass ihr Basisendabschnitt
in der vorderen Mitte der optischen Einheit 9 positioniert
ist.
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Auf einer Seite der optischen Einheit 9 ist eine
in dem Gehäuse
von vorn nach hinten verlaufende Schnittstellenplatine 11 angeordnet,
welche darauf eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellenschaltung aufweist,
und eine Videoplatine 12, welche darauf eine Videosignalverarbeitungsschaltung
aufweist, verläuft
parallel zur Schnittstellenplatine 11. Eine Steuer-/Regelplatine 12 zum
Betreiben und Steuern/Regeln der Vorrichtung ist oberhalb der Lichtquellenlampeneinheit 8 und
der optischen Einheit 9 montiert. Lautsprecher 14R, 14L sind
jeweils an den vorderen linken und vorderen rechten Ecken in der Vorrichtung
installiert.
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Ein Sauglüfter 15A zum Kühlen ist
in der Mitte der oberen Fläche
der optischen Einheit 9 installiert und ein Zirkulationslüfter 15B zum
Ausbilden eines zirkulierenden Kühlluftstroms
ist in der Mitte der Unterseite der optischen Einheit 9 angebracht.
Ferner ist ein Abluftventilator 16 an der Hinterseite der Lichtquelleneinheit 8 angebracht,
so dass er von innen zu einer Seite der Vorrichtung weist. Auf einer Seite
der Stromzufuhreinheit 7 nahe den hinteren Enden der Platinen 11, 12 ist
ein Hilfskühllüfter 17 zum Einsaugen
eines Kühlluftstroms
von dem Sauglüfter 15A in
die Stromzufuhreinheit 7 angeordnet.
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Oben auf der Stromzufuhreinheit 7 ist
auf der linken Seite der Vorrichtung eine Diskettenlaufwerkseinheit
(FDD) 18 angeordnet.
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(Optische Einheit und
optisches System)
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3 zeigt
die optische Einheit 9 und die Projektionslinseneinheit 6 demontiert
vom Gehäuse. Wie
gezeigt, weist die optische Einheit 9 optische Elemente
auf, welche, ausgenommen einer ein Farben synthetisierendes Mittel
bildenden Prismeneinheit 910, zwischen oberen und unteren
Lichtführungen 901, 902 angeordnet
sind. Die obere Lichtführung 901 und
die untere Lichtführung 902 sind
jeweils an dem oberen Gehäuse 3 und
dem unteren Gehäuse 4 unter
Verwendung von Befestigungsschrauben befestigt. Die oberen und unteren
Lichtführungen 901, 902 sind
außerdem
an Seiten der Prismeneinheit 910 unter Verwendung von Befestigungsschrauben
befestigt. Die Prismeneinheit 910 ist an der Innenseite
einer gegossenen Deckplatte 903 unter Verwendung von Befestigungsschrauben
befestigt. Der Basisabschnitt der Projektionslinseneinheit 6 ist
mit Bolzen an der Vorderseite der Deckplatte 903 befestigt.
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4 zeigt
allgemein ein optisches System, das zu einer optischen Einheit 9 zusammengesetzt ist.
Unter Bezugnahme auf 4 wird
das optische System, dass zu einer optischen Einheit 9 zusammengesetzt
ist, diskutiert. Das optische System dieser Ausführungsform umfasst eine Entladungslampe 81,
ein die Lichtquellenlampeneinheit 8 bildendes Element sowie
ein Integratoroptiksystem 923, das eine erste Linsenplatte 921 und
eine zweite Linsenplatte 922 als optimale Elemente für eine gleichmäßige Beleuchtung
umfassen. Das optische System umfasst ferner ein Farben trennendes
optisches System 924 zum Trennen eines weißen Lichtstrahls
W, der von dem Integratoroptiksystem 923 emittiert wird,
in rote, grüne
und blaue Farblichtstrahlen R, G und B, drei Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B als
Lichtventile zum jeweiligen Modulieren der Farblichtstrahlen, wobei
die Prismeneinheit 910 als Farben synthetisierendes optisches
System zum Synthetisieren modulierter Farblichtstrahlen dient und
die Projektionslinseneinheit 6 zum Vergrößern und
Projizieren des synthetisierten Lichtstrahls auf die Oberfläche eines
Schirms 100 ist. Außerdem
wird ein Lichtführungssystem
zum Führen
des blauen Farblichtstrahls B aus den Farblichtstrahlen, der durch
das Farben trennende optische System 924 getrennt wurde,
zu einem Flüssigkristall-Lichtventil 925B.
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Eine Halogenlampe, eine Metallfadenlampe oder
eine Xenonlampe können
als Entladungslampe 81 verwendet werden. Das optische System
zur gleichmäßigen Beleuchtung 923 ist
mit einem Reflektionsspiegel 931 versehen, welcher die
mittlere optische Achse 1a des ausgegebenen Lichtes von
dem Integratoroptiksystem 923 in einem rechten Winkel in Richtung
der Vorderseite der Vorrichtung umlenkt. Die erste und zweite Linsenplatte 921, 922 sind
so angeordnet, dass sie senkrecht zu einer Überlagerungslinse 930 als Überlagerungsmittel
sind, wobei der Spiegel 931 dazwischen angeordnet ist.
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Das Austrittslicht von der Entladungslampe 81 wird
in Form paralleler Lichtstrahlen durch die Reflektionsfläche 821 eines
Reflektors 82 reflektiert und wird auf die erste Linsenplatte 921 gerichtet.
Dann werden die Lichtstrahlen als Sekundärlichtquellenbilder auf die
Einfallsflächen
jeder der die zweite Linsenplatte 922 bildenden Linsen
gerichtet und die Sekundärlichtquellenbilder
werden durch die Überlagerungslinse 930 auf
zu beleuchtenden Objekten überlagert.
Insbesondere werden die Bildformungsbereiche der Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B beleuchtet.
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Das Farben trennende optische System 924 umfasst
einen blau/grünreflektierenden
dichroitischen Spiegel 941, einen grün reflektierenden dichroitischen
Spiegel 942 und einen reflektierenden Spiegel 943.
Der blaue Lichtstrahl B und der grüne Lichtstrahl G, die in dem
weißen
Lichtstrahl W enthalten sind, werden zuerst in einem rechten Winkel
von dem blau/grünreflektierenden
dichroitischen Spiegel 941 weg in Richtung des grünreflektierenden
Spiegels 942 reflektiert.
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Der rote Lichtstrahl R durchläuft den blau/grün-reflektierenden
dichroitischen Spiegel 941, wird in einem rechten Winkel
von dem reflektierenden Spiegel 943 stromabwärts von
diesem wegreflektiert und wird mittels des Lieferabschnitts 944 für den roten
Lichtstrahl an die Prismeneinheit 910 geliefert. Von den
blauen und grünen
Lichtstrahlen B und G, die von dem Spiegel 941 wegreflektiert
werden, wird nur der grüne
Lichtstrahl G in einem rechten Winkel von dem grün-reflektierenden Spiegel 941 wegreflektiert
und mittels des Lieferabschnitts 945 für den grünen Lichtstrahl an die Prismeneinheit 910 geliefert.
Der den Spiegel 941 passierende blaue Lichtstrahl B wird
mittels des Lieferabschnitts 946 für den blauen Lichtstrahl an
das Lichtführungssystem 927 geliefert.
In dieser Ausführungsform
sind die Abstände
von dem Lieferabschnitt des weißen
Lichtstrahls des Integratoroptiksystems 923 jeweils zu
den Lieferabschnitten 944, 945 und 946 in
dem Farben trennenden optischen System 924 gleichgesetzt.
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Konvergierlinsen 951, 952 sind
jeweils an den Ausgangsseiten der Lieferabschnitte 944 und 945 für die roten
und grünen
Lichtstrahlen in dem Farben trennenden optischen System 924 angeordnet.
Diese Farblichtstrahlen von den jeweiligen Lieferabschnitten werden
durch die Konvergierlinsen 951, 952 daher parallelisiert.
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Die roten und grünen Lichtstrahlen R, G werden
in ihrer parallelen Form jeweils in die Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G eingeführt, um
dort moduliert zu werden, und Bildinformationen werden jedem Farblichtstrahl
zugeführt.
Insbesondere werden diese Lichtventile durch die Bildinformationen
von nicht gezeigten Ansteuerungsmitteln schaltgesteuert und die
dort hindurch tretenden Farblichtstrahlen werden somit moduliert.
Alle bekannten Mittel können
als die Ansteuerungsmittel verwendet werden. Andererseits wird der
blaue Lichtstrahl B dem Flüssigkristall-Lichtventil 925B über das
Lichtführungssystem 927 zugeführt, wo
er auf gleiche Weise gemäß den Bildinformationen
moduliert wird. Die Lichtventile in dieser Ausführungsform können ein
Polysilizium-TFT als ein Schaltelement einsetzen.
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Das Lichtführungssystem 927 umfasst
eine Konvergierlinse 953, einen Eingangs-Reflexionsspiegel 971,
einen Ausgangs-Reflexionsspiegel 972, eine zwischen dem
Eingangs-Reflexionsspiegel und dem Ausgangs-Reflexionsspiegel 972 angeordnete
Zwischenlinse 973 sowie eine Konvergierlinse 954,
die vor der Flüssigkristallplatte 925B angeordnet
ist. Unter den Längen
der optischen Wege der Farblichtstrahlen von dem Lieferabschnitt
für den
weißen Lichtstrahl
in dem Integratoroptiksystem zu den jeweiligen Flüssigkristall-Lichtventilen 925R, 925G und 925B ist
die Länge
des optischen Wegs des blauen Lichtstrahl B am längsten und der blaue Lichtstrahl erleidet
daher einen maximalen Verlust. Durch die Anordnung des Lichtführungssystems 927 wird
jedoch der Lichtverlust, den der blaue Lichtstrahl erleidet, beschränkt.
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Die durch die jeweiligen Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B modulierten
Farblichtstrahlen werden in die Prismeneinheit 910 eingeführt, um
dort synthetisiert zu werden. In dieser Ausführungsform bildet die Prismeneinheit 910 eines
dichroitischen Prismas das Farben synthetisierende optische System.
Ein hier synthetisiertes Farbbild wird durch die Projektionslinseneinheit 6 vergrößert und auf
den Schirm 100 an eine vorbestimmte Position projiziert.
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(Einstellmechanismus für Beleuchtungsbereiche
des Flüssigkristall-Lichtventils)
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Bei der Projektionsanzeigevorrichtung 1 dieser
Ausführungsform
wird der Beleuchtungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils 925,
der durch das Integratoroptiksystem 923 bestimmt wird,
relativ zum Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils wie
in 5 gezeigt, vertikal
nach oben oder unten und horizontal nach links oder rechts fein
eingestellt.
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5(A) illustriert
diagrammartig die Beziehung zwischen dem Beleuchtungsbereich des
Flüssigkristall-Lichtventils 925,
der durch das Integratoroptiksystem 923 bestimmt wird,
und dem Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925. Unter
Bezugnahme auf 5(A) ist
der Projektionsbereich des Schirms 100 typischerweise rechteckig und
der Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 ist
demnach rechteckig. Der Beleuchtungsbereich B (repräsentiert
durch Phantomlinien), der durch das Integratoroptiksystem 923 bestimmt
wird, ist ebenfalls rechteckig.
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Wie oben beschrieben, ist der Bildformungsbereich
A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 so
bemessen, dass er deutlich kleiner ist als der Beleuchtungsbereich
B. Mit anderen Worten weist der Anzeigebereich A einen Rand vorbestimmter
Breite auf. Mit den eingeführten
Rand wird selbst dann, wenn der Beleuchtungsbereich B aufgrund der
Positionierfehler der ersten und zweiten Linsenplatte 921, 922 das
Integratoroptiksystem 923 und der Überlagerungslinse 930 in
seiner Position verschoben ist, der Bildformungsbereich A durchgehend
innerhalb des Beleuchtungsbereichs B eingeschlossen.
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In dieser Ausführungsform kann die Überlagerungslinse 930 vertikal
und horizontal in einer zur optischen Achse 1a senkrechten
Ebene, wie durch Pfeile gezeigt, durch einen Positionseinstellmechanismus
fein eingestellt werden. Zum Beispiel werden Blattfedern, die an
den oberen und unteren Lichtführungen 901, 902 angebracht
sind, und Positionseinstellschrauben als Positionseinstellmechanismus
in Erwägung
gezogen.
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6(A) bis 6(C) zeigen ein Beispiel
eines Mechanismus zur Feineinstellung der Montageposition der Überlagerungslinse 930 in
vertikaler und horizontaler Richtung. 6(A) zeigt
den Mechanismus zur Feineinstellung der Montageposition der Überlagerungslinse 930,
von der stromaufwärtigen Seite
entlang des optischen Wegs betrachtet, 6(B) zeigt eine Draufsicht des Mechanismus,
d. h. die Ansicht von der Seite der oberen Lichtführung 901 und 6(C) zeigt den Mechanismus
von einer Seite aus. Ein Linsenmontageposition-Einstellmechanismus 700,
an welchem die Überlagerungslinse 930 befestigt
ist, ist mit einer unteren Basisplatte 710 versehen, welche
wiederum mit der unteren Lichtführung 902 verschraubt
ist. Eine Linseneinstellbasisplatte (Basiseinstellplatte) 720 ist
and der unteren Basisplatte 710 in einer solchen Weise
befestigt, dass die Linseneinstellbasisplatte 720 senkrecht
zum optischen Weg ist. Die Linseneinstellbasisplatte 720 weist
eine vertikale Wand 721 und einen horizontalen Flansch 722 auf,
der horizontal von der Mitte der oberen Kante der vertikalen Wand 721 in
Richtung der stromaufwärtigen
Seite entlang des optischen Wegs (+Z-Richtung) verläuft. Die
vertikale Wand 721 stützt eine
Linsen-Vertikal-Einstellplatte (erste Einstellplatte 730)
parallel mit dieser ab. Die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 weist
Bodenflansche 731a, 731b auf, die von ihrer Bodenkante
in Richtung der stromaufwärtigen
Seite entlang des optischen Wegs verlaufen, sowie einen Oberflansch 732, 732 der
von ihrer Oberkante in Richtung der stromaufwärtigen Seite entlang des optischen
Wegs verläuft.
Die Bodenflansche 731a, 731b der Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 werden
durch eine Ausrichtungsfeder 735 an der unteren Basisplatte 710 gestützt und
der Oberflansch 732 wird durch eine Einstellschraube 736,
die an dem Oberflansch 722 der Linseneinstellbasisplatte 720 angebracht
ist, nach unten gedrückt.
Durch Einstellen der Schraubtiefe der Einstellschraube 736 wird die
Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 vertikal
nach oben oder nach unten (±Y-Richtung)
relativ zu der Linseneinstellbasisplatte 720 verschoben.
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Die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 weist ein
Paar von Schlitzen 734 in der Y-Richtung auf und die Linseneinstellbasisplatte 720 weist
ein Paar von Vorsprüngen 724 auf,
die jeweils in den Schlitzen 734 aufgenommen werden, und
zwar als Rutschschutzmechanismus, welcher verhindert, dass sich
die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 nach links oder
rechts (in ±X-Richtung)
verschiebt, wenn die Montageposition der Überlagerungslinse 930 vertikal
nach oben oder nach unten (±Y-Richtungen)
unter Verwendung der Einstellschraube 736 eingestellt wird.
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Die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 stützt eine
Linsen-Horizontal-Einstellplatte
(zweite Einstellplatte) 740 parallel zu dieser. Die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 weist
ein Paar von linksseitigen und rechtsseitige Flanschen 733a, 733b auf,
welche in Richtung der stromaufwärtigen
Seiten entlang des optischen Wegs verlaufen, während die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 Seitenflansche 743a, 743b aufweist,
welche jeweils parallel zu den Seitenflanschen 733a, 733b verlaufen.
Der Seitenflansch 743a der Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 wird
durch eine Ausrichtungsfeder 745, die durch den Seitenflansch 733a gestützt wird,
in Richtung des Seitenflansches 743b gezwungen, während der
Seitenflansch 743b durch eine Einstellschraube 746,
die an dem Seitenflansch 733b angebracht ist, in Richtung des
Seitenflansches 743a gedrückt wird. Durch Einstellen
der Schraubtiefe der Einstellschraube 746 wird die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 horizontal
nach links oder rechts (in ±X-Richtung)
relativ zu der Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 verschoben.
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Die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 weist
ein Paar von Schlitzen 747 in X-Richtung auf und die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 weist
ein Paar von Vorsprüngen 737,
welche jeweils in den Schlitzen 747 aufgenommen werden,
auf, und zwar als Rutschschutzmechanismus, welcher verhindert, dass
die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 sich vertikal
nach oben oder nach unten (in ±Y-Richtung) verschiebt,
wenn die Montageposition der Überlagerungslinse 930 unter
Verwendung der Einstellschraube 746 nach links oder nach
rechts (in ±X-Richtung) eingestellt
wird.
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Die Überlagerungslinse 930 ist
an der Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 in einer solchen Weise
angebracht, dass sie im Allgemeinen einen mittleren Abschnitt der
Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 einnimmt. In dieser
Ausführungsform
ist die Überlagerungslinse 930 an
einem Teil ihres oberen Abschnitts durch eine Klammer und an ihrem
unteren Abschnitt an zwei Punkten durch Blattfedern 752 gestützt, welche
durch Schrauben 751 befestigt sind. Jede der drei Platten,
welche Komponenten sind, die den Linsenmontageposition-Einstellmechanismus 700 bilden,
nämlich
Linseneinstellbasisplatte 720, Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 und
Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740,
ist mit einer Öffnung
zum Führen
des Lichts von der Überlagerungslinse 930 zu
dem Farben trennenden optischen System versehen.
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Bei dem Linsenmontageposition-Einstellmechanismus 700 sind
drei Platten, nämlich
die Linseneinstellbasisplatte 720, die Linsen-Vertikal-Einstellplatte 730 und
die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740, an insgesamt
vier Punkten, zwei an deren oberem Abschnitt und zwei an deren unterem
Abschnitt, durch U-förmige
Einstellplatten-Befestigungsfedern 755 getragen. Aus diesem
Grund wird die Montageposition der Überlagerungslinse 930 vertikal
nach oben oder nach unten sowie horizontal nach links oder rechts
eingestellt, wobei der Linsenmontageposition-Einstellmechanismus 700 mit
der unteren Lichtführung 902 fest
verbunden bleibt. Die Linseneinstellbasisplatte 720 und
die Linsen-Horizontal-Einstellplatte 740 sind
jeweils mit Klebrinnen 728, 748 an deren oberen
Abschnitten versehen und nachdem die Einstellung der Montageposition
der Überlagerungslinse 930 abgeschlossen
ist, wird durch in der oberen Lichtführung 901 ausgebildete Klebstoffzufuhranschlüsse 904a, 904b ein
Klebstoff in diese Rillen eingeführt,
um die drei Platten zu verbinden und somit zu verhindern, dass sich
die Überlagerungslinse 930 aus
ihrer Montageposition verschiebt.
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Es ist somit möglich, die Montageposition
der Überlagerungslinse 930 vertikal
nach oben oder nach unten und horizontal nach links oder nach rechts
fein einzustellen und wenn der Beleuchtungsbereich B horizontal
zum Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 verschoben
ist, wodurch verursacht wird, dass der Bildformungsbereich A, wie
in 5(B) gezeigt, links
teilweise unbeleuchtet ist, so wird die Überlagerungslinse 930 durch Festziehen
oder Lockern der Einstellschraube 764 in ihrer Position
fein eingestellt, um die Position des Beleuchtungsbereichs horizontal
zu bewegen, bis der Bildformungsbereich A korrekt in den Beleuchtungsbereich
B gebracht ist, wie in 5(C) gezeigt.
Wenn der Beleuchtungsbereich B von dem Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils 925 verschoben
ist und der Bildformungsbereich A teilweise unbeleuchtet bleibt,
so wird die Überlagerungslinse 930 durch
Anziehen oder Lockern der Einstellschraube 736 in ihrer
Montageposition vertikal nach oben oder nach unten fein eingestellt,
um den Bildformungsbereich A in derselben Weise wie oben korrekt
in den Beleuchtungsbereich B zu bringen.
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Die Feineinstellung der Überlagerungslinse 930 in
der horizontalen Richtung (±X-Richtung)
kann automatisch oder manuell durchgeführt werden, indem die Beleuchtung
im Randabschnitt um das projizierte Bild gemessen wird, welches
durch das Flüssigkristall-Lichtventil 925G gebildet
und auf den Schirm projiziert wird. Insbesondere ist in dem in 5(B) gezeigten Zustand der
Beleuchtungsbereich B nach links verschoben und die Beleuchtung fällt in dem
ganz rechten Abschnitt des Bildformungsbereichs des Flüssigkristall-Lichtventils 925G ab.
Um die Verschiebung des Beleuchtungsbereichs B zu korrigieren, kann
die Überlagerungslinse 930 in
ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts (±X-Richtung)
verschoben werden, bis die Beleuchtungen P1 und P2 an der linken
Seite und an der rechten Seite des Bildformungsbereichs A konstant
werden. Da diese Methode jedoch erfordert, dass vorher ein vorbestimmter
konstanter Wert gesetzt wird, so tritt ein Problem auf, wenn die
Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit geringerer Lichtintensität ausgetauscht
wird.
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Wen die Überlagerungslinse 930 dafür ausgelegt
ist, sich in ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach
rechts zu verschieben, bis die Beleuchtungen P1 und P2 an der linken
Seite und an der rechten des Bildformungsbereichs A gleich werden,
so ist ein Setzen eines vorbestimmten konstanten Werts nicht erforderlich
und das Verfahren funktioniert somit selbst dann, wenn die Lichtquelle
gegen eine Lichtquelle mit geringerer Lichtintensität ausgetauscht
wird. Ferner ist auch dann, wenn die Überlagerungslinse 930 dazu
ausgelegt ist, sich in ihrer Montageposition horizontal nach links
oder nach rechts zu verschieben, bis die Summe der Beleuchtungen
P1 und P2 an der linken Seite und an der rechten Seite des Bildformungsbereichs
A maximal wird, das vorbestimmte Setzen eines konstanten Werts nicht
erforderlich und dieses Verfahren funktioniert auch selbst dann,
wenn die Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit geringerer Lichtintensität ausgetauscht
wird.
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Statt des Verfahrens des Messens
der Beleuchtung im Randbereich des Bildformungsbereichs A am Flüssigkristall-Lichtventil 925G kann
die Feineinstellung der Überlagerungslinse 930 in
der horizontalen Richtung (±X-Richtung) automatisch
oder manuell durchgeführt
werden, indem die Beleuchtung im Randbereich um das projizierte
Bild auf dem Schirm 100 gemessen wird, wobei das Flüssigkristall-Lichtventil 925G so
eingestellt wird, dass es den Durchtritt des Beleuchtungslichts
ermöglicht,
um das Bild auf dem Schirm 100 auszubilden.
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Wenn der Schirm 100 wie
in dem Zustand in 5(B) gezeigt
beleuchtet wird, fehlt das Erscheinen eines projizierten Bildes
B im ganz linken Abschnitt des Bereichs A, in welchem das Bild ansonsten
projiziert werden würde,
wie in 5(D) gezeigt. Aus
diesem Grund fällt
die Beleuchtung im ganz linken Abschnitt ab. Durch ein Messen der
Beleuchtungen Q1 und Q2 an der linken Seite und an der rechten Seite
des Bereichs A, wo das Bild projiziert werden sollte, wird die Überlagerungslinse 930 auf
die gleiche Weise fein eingestellt wie bei der Feineinstellung durch
Messen der Beleuchtung am Flüssigkristall-Lichtventil 925G.
Insbesondere wird die erste Linsenplatte 921 in ihrer Montageposition
horizontal nach links oder nach rechts verschoben, bis die Beleuchtungen
Q1 und Q2 einen konstanten Wert annehmen, oder die Linsenplatte 921 wird
in ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts verschoben,
bis die Beleuchtungen Q1 und Q2 gleich werden, oder die erste Linsenplatte 921 wird
in ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts
verschoben, bis die Summe der Beleuchtungen Q1 und Q2 maximal wird.
Wie bereits beschrieben, wird die erste Linsenplatte 921 in
ihrer Montageposition horizontal nach links oder nach rechts verschoben,
bis die Beleuchtungen Q1 und Q2 gleich werden oder bis die Summe
der Beleuchtungen Q1 und Q2 maximal wird, wobei die Feineinstellung
ohne jede Schwierigkeiten durchgeführt wird, selbst dann, wenn
die Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit geringerer Lichtintensität ausgetauscht
wird.
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Die Feineinstellung der Überlagerungslinse 930 in
der vertikalen Richtung (±Y-Richtung)
kann automatisch oder manuell durchgeführt werden, indem die Beleuchtungen
oberhalb und unterhalb des Bildformungsbereichs oder des projizierten
Bildes gemessen werden. Wie bei der horizontalen Feineinstellung
wird die vertikale Feineinstellung durch ein Verschieben der zweiten
Linsenplatte 922 in ihrer Montageposition vertikal nach
oben oder nach unten ausgeführt,
bis die Beleuchtungen an zwei Punkten einen konstanten Wert annehmen.
Alternativ wird die zweite Linsenplatte 922 in ihrer Montageposition
vertikal nach oben oder nach unten verschoben, bis die Beleuchtungen
an zwei Punkten maximal wird, diese Verfahren funktionieren selbst
dann, wenn die Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit geringer Lichtintensität ausgetauscht
wird.
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Die Feineinstellung der Montageposition
der Überlagerungslinsen 930 kann
durchgeführt
werden, indem statt des Flüssigkristall-Lichtventils 925G eines
der verbleibenden Flüssigkristall-Lichtventile 925R und 925B als
Bezug verwendet wird.
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Indem ermöglicht wird, die Überlagerungslinsen 930 in
ihrer Montageposition auf diese Weise fein einzustellen, wird die
Notwendigkeit, einen breiten Rand um den Bildformungsbereich A des
Flüssigkristall-Lichtventils
zu setzen, um die Verschiebung des Beleuchtungsbereichs abzudecken,
eliminiert. Da ein schmaler Rand um den Bildformungsbereich A ausreicht,
wird die Effizienz der Ausnutzung des Beleuchtungslichts erhöht und die
Helligkeit des projizierten Bildes gesteigert.
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Selbst mit einem. schmalen Rand verhindert eine
Feineinstellung der Montageposition der Überlagerungslinse 930,
dass der Bildformungsbereich A, wie in 5(B) gezeigt, teilweise unbeleuchtet
bleibt. Der Umriss des projizierten Bildes ist somit frei von Schattenbildung.
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In der Projektionsanzeigevorrichtung 1000 ist
die Überlagerungslinse 930,
welche an der Austrittsseite des Integratoroptiksystems 923 angeordnet ist,
das optische Element, welches letztendlich den Beleuchtungsbereich
der Flüssigkristalleinrichtungen steuert.
Da die Überlagerungslinse 930 in
dieser Ausführungsform
feineingestellt ist, wird die Position des Beleuchtungsbereichs
des Flüssigkristall-Lichtventils einfach
und effizient eingestellt. Insbesondere sind die in dem optischen
Weg stromaufwärts
der Überlagerungslinse 930 angeordneten
optischen Komponenten (die erste und zweite Linsenplatte 921, 922) fixiert
und nur durch Einstellen der Montageposition der Überlagerungslinse 930 wird
die Position des Beleuchtungsbereichs B unter Berücksichtigung
der im optischen Weg stromaufwärts
der Überlagerungslinse 930 angeordneten
optischen Komponenten eingestellt und die Einstellung wird somit
einfach und effizient durchgeführt.
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In dieser Ausführungsform ist die Montageposition
der Überlagerungslinse 930 nur
in den Richtungen (±X-Richtung
und ±Y-Richtung)
orthogonal zur optischen Achse 1a einstellbar und wenn
ermöglicht
wird, dass die Montageposition der Überlagerungslinse 930 in
der Richtung der optischen Achse 1a (±Z-Richtung) einstellbar ist,
so kann ebenfalls der am Flüssigkristall-Lichtventil 925 gebildete
Beleuchtungsbereich feineingestellt werden. Insbesondere kann dann,
wenn die Feineinstellung in der optischen Achse 1a durchgeführt wird,
nachdem die Montageposition der Überlagerungslinse 930 in
den Richtungen orthogonal zur optischen Achse 1a eingestellt
ist, der Beleuchtungsbereich auf die kleinstmögliche Größe reduziert werden. Mit einem
extrem schmalen Rand wird die Effizienz der Ausnutzung des Lichts noch
mehr gesteigert.
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Die Montageposition der Überlagerungslinse 930 kann
in jeder willkürlichen
Richtung orthogonal zur optischen Achse 1a einstellbar
vorgesehen sein. Indem die Montageposition der Überlagerungslinse 930 in
jeder willkürlichen
Richtung orthogonal zur optischen Achse 1a einstellbar
ist, wird die Verformung des in 7 gezeigten
Beleuchtungsbereichs B, wie später
beschrieben wird, korrigiert und die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung wird
gesteigert.
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Ein Fehler im Montagewinkel der Reflektionsfläche der
Reflexionsspiegel in dem optischen Weg für jeden Farbstrahl ist auch
ein Faktor, welcher zur Verschiebung des Beleuchtungsbereichs B
des Austrittslichts von der Überlagerungslinse 930 gegenüber dem
Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils 925 beiträgt. Der
Montagewinkel jedes Reflektionsspiegels bezüglich der optischen Achse beträgt 45° und wenn
dieser Winkel einer Abweichung unterliegt, so wird der Beleuchtungsbereich
B wie in den 7(A) und 7(B) verformt und der Bildformungsbereich
A ist, wie in 5(B) gezeigt, teilweise
von dem Beleuchtungsbereich B verschoben. Werden die Beleuchtungen
der linken Seite und an der rechten Seite des Beleuchtungsbereichs
B weniger gleichmäßig, so
kann selbst der sich durch die Verwendung des Integratoroptiksystems 923 ergebende
Vorteil verloren gehen. Aus diesem Grund sind bei der Projektionsanzeigevorrichtung 1000 neben
der bereits beschriebenen Feineinstellung der Überlagerungslinse
930 die
Winkel der Reflektionsflächen
des Reflektionsspiegels 943 zum Reflektieren des roten
Lichtstrahls R in Richtung des Flüssigkristall-Lichtventils 925R und
des Reflektionsspiegels 972 zum Reflektieren des blauen
Lichtstrahls B in Richtung des Flüssigkristall-Lichtventils 925B,
wie in 4 gezeigt, bezüglich der
einfallenden Lichtachsen feineinstellbar um jeweilige Achsen, welche senkrecht
zu den Ebenen verlaufen, in denen die einfallende Lichtachse und
die Reflektionslichtachse liegen (in der durch die Pfeile gezeigten
Richtung). Als Montagewinkel-Einstellmechanismus für die Reflektionsspiegel
werden Blattfedern und Winkeleinstellschrauben ähnlich denen des Positionseinstellmechanismus
für die Überlagerungslinse 930 in
Erwägung
gezogen.
-
8(A) bis 8(C) zeigen ein Beispiel
des Mechanismus zur Feineinstellung des Montagewinkels des Reflektionsspiegels 972. 8(A) ist eine erläuternde
Darstellung, welche eine Halteplatte 770 zum Halten des
Reflektionsspiegels 972 zeigt, 8(B) ist eine Ansicht des Montagewinkel-Einstellmechanismus
für den
Reflektionsspiegel 972, von der Seite der oberen Lichtführung 901 aus
betrachtet, und 8(C) ist
eine Schnittansicht des Montagewinkel-Einstellmechanismus für den Reflektionsspiegel 972 entlang
eines Querschnitts A-A in 8(A).
Wie gezeigt, umfasst der Montagewinkel-Einstellmechanismus 760 die
Halteplatte 770 mit ihren Halteabschnitten 772a, 772b,
die den Reflektionsspiegel 972 von der bei der Reflektionsfläche gegenüber liegenden
Seite aus stützen.
Der Reflektionsspiegel 972 wird außerdem an seiner oberen Kante
durch einen Clip 773 an der Halteplatte 770 gestützt. Die
Halteplatte 770 weist in ihrer Mitte einen vertikal verlaufenden
Schaft 771 auf. Der Schaft 771 wird von der unteren
Lichtführung 902 drehbar
getragen. Dem Reflektionsspiegel 972 ist es somit ermöglicht,
sich um die Achse 1b des Schafts 771 der Halteplatte 770 um
einen vorbestimmten Bewegungswinkel zu drehen.
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Die Halteplatte 770 ist
an ihrem einen Seitenabschnitt mit einer Haltefeder
774 versehen
und ein erster Stützpunkt 775a einer
Ausrichtungsfeder 775 ist durch die Haltefeder 774 eingeführt. Die
Arme 775d, 775e der Ausrichtungsfeder 775 schlagen
jeweils am Federplättchen 777a, 777b an,
welche an der Halteplatte 770 ausgebildet sind. Zweite
und dritte Stützpunkte 775b, 775c der
Ausrichtungsfeder 775 schlagen gegen einen Stützabschnitt 778 an, welcher
an der unteren Lichtführung 902 vorgesehen ist.
Die Halteplatte 770 ist somit mittels der Ausrichtungsfeder 775 an
der unteren Lichtführung 902 befestigt.
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Die Halteplatte 770 wird
durch eine von der unteren Lichtführung 902 getragenen
Einstellschraube 776 in die Richtung des Pfeils B gedrückt. Wird
ein Werkzeug durch einen in der unteren Lichtführung 902 ausgebildeten
Schraubenzieherzugang 779 eingeführt, um zum Erhöhen ihrer
Schraubtiefe die Einstellschraube 776 einzuschrauben, so
wird der eine Seitenabschnitt der Halteplatte 770 durch
die Einstellschraube 776 in die Richtung + B gedrückt und die
Halteplatte 770 wird um die Achse 1b des Schafts 771,
wie in 8(B) gezeigt,
in Richtung eines Pfeils A1 gedreht. Der Winkel der Reflektionsfläche des
Reflektionsspiegels 972 wird so verändert, dass der Einfallswinkel
des auf den Reflektionsspiegel 972 einfallenden Lichts
erhöht
wird. Wenn andererseits die Einstellschraube 776 gelockert
wird, um ihre Schraubtiefe zu verringern, so wird die eine Seite
der Halteplatte 770 durch die Ausrichtungsfeder 775 in
die Richtung B gezogen und die Halteplatte 770 wird um
die Achse 1b des Schafts 771, wie in 8(B) gezeigt, in die Richtung
eines Pfeils R2 gedreht. Der Winkel der Reflektionsfläche des
Reflektionsspiegels 972 wird somit so verändert, dass
der Einfallswinkel des auf den Reflektionsspiegel 972 einfallenden
Lichts verringert wird. Durch ein Verändern der Schraubtiefe der
Einstellschraube 776 wird der Winkel der Reflektionsfläche des
Reflektionsspiegels 972 um die Achse 1b eingestellt,
welche senkrecht zu der Ebene ist, in welcher die einfallende Lichtachse
und die reflektierte Lichtachse liegen, und der Montagewinkel der
Reflektionsfläche
bezüglich
der Einfallslichtachse wird somit eingestellt.
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Derselbe Mechanismus wie oben kann
als Mechanismus zum Einstellen des Winkels der Reflektionsfläche des
Reflektionsspiegels 943 eingesetzt werden.
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In dieser Ausführungsform wird, nachdem die
Montagewinkel der Reflektionsspiegel 943, 972 feineingestellt
sind, über
in der oberen Lichtführung 901 ausgebildete
Klebstoffzufuhranschlüsse 906a, 906b, 907a und 907b (3) ein Klebstoff angewendet,
um diese zu verbinden. Obwohl ein Verbinden dieser Spiegel nicht
notwendig ist, sind verbundene Spiegel 943 und 972 effizient
davor geschützt,
sich bei einem äußeren Stoß zu verschieben.
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Die obige Feineinstellung kann automatisch oder
manuell durchgeführt
werden, indem die Beleuchtungen im Randbereich des Bildformungsbereichs
an den jeweiligen Flüssigkristall-Lichtventilen 925R oder 925B gemessen
werden. Ist der Beleuchtungsbereich B, wie in 7(A) und 7(B) gezeigt, verformt,
so werden die Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten
Seite des Beleuchtungsbereichs B weniger gleichmäßig und es tritt ein Beleuchtungsungleichgewicht
auf. In dem in 7(A) gezeigten
Zustand ist die Beleuchtung B1 auf der ganzen linken Seite größer als
die Beleuchtung P2 auf der ganz rechten Seite des Bildformungsbereichs A
und in dem in 7(B) gezeigten
Zustand ist die Beleuchtung P2 an der ganz rechten Seite größer als die
Beleuchtung P1 an der ganz linken Seite des Bildformungsbereichs
A. Die Montagewinkel der Reflektionsspiegel 943, 972 werden
eingestellt, bis die Beleuchtungen P1, P2 an der linken Seite und
an der rechten Seite des Bildformungsbereichs A einen konstanten
Wert annehmen, in der selben Weise, wie bereits bei der Feineinstellung
der Linsenplatten beschrieben. Um den Fall abzudecken, in welchem
die Lichtquelle gegen eine Lichtquelle mit ihren Lichtintensität ausgetauscht
wird, wird der Montagewinkel jedes der Reflektionsspiegel 943, 972 eingestellt,
bis die Beleuchtungen P1, P2 an der linken Seite und an der rechten
Seite des Bildformungsbereichs A gleich sind oder bis die Summe
der Beleuchtungen P1, P2 an der linken Seite und der rechten Seite
des Bildformungsbereichs A maximal werden.
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Statt des Verfahrens zum Messen der
Beleuchtung im Randbereich des Bildformungsbereichs A der jeweiligen
Flüssigkristall-Lichtventile 925R und 925B kann
die Feineinstellung jedes der Spiegel 943, 972 auf
die selbe Weise, auf die die Überlagerungslinse 930 fein
eingestellt wurde, automatisch oder manuell durchgeführt werden,
indem die Beleuchtung im Randbereich um das projizierte Bild auf
dem Schirm 100 gemessen wird, wobei die jeweiligen Flüssigkristall-Lichtventile 925R oder 925B so
eingestellt sind, dass sie den Durchtritt von Beleuchtungslicht
durch diese erlauben, um das Bild auf dem Schirm 100 auszubilden.
Insbesondere sind dann, wenn der Schirm 100 in dem Zustand
wie in 7(A) oder 7(B) gezeigt, beleuchtet
ist, die Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten Seite
des projizierten Bildes unausgeglichen und durch Messen der Beleuchtungen
an der linken Seite und an der rechten Seite des projizierten Bildes
auf die gleiche Weise, wie der Bildformungsbereich A bezüglich der Beleuchtung
vermessen wird, wird der Montagewinkel an jedem der Reflektionsspiegel 943, 972 eingestellt,
bis die Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten Seite
einen konstanten Wert annehmen oder bis die Beleuchtungen an der
linken Seite und an der rechten Seite angeglichen sind oder bis die
Summe der Beleuchtungen an der linken Seite und an der rechten Seite
maximal sind.
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Beide Reflektionsspiegel 943 und 972 können für eine Feineinstellung
gleichzeitig bewegt werden, stattdessen können jedoch die Feineinstellungen
nacheinander ausgeführt
werden. Zum Beispiel kann der Reflektionsspiegel 943 für eine Winkeleinstellung
unter Verwendung des projizierten Bildes oder des Bildformungsbereichs über das
Flüssigkristall-Lichtventil 925R als
Bezug bewegt werden und als Nächstes
kann der Reflektionsspiegel 972 zur Winkeleinstellung unter
Verwendung des projizierten Bildes oder des Bildformungsbereichs über das
Flüssigkristall-Lichtventil 925B als
Bezug bewegt werden.
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Obwohl in dieser Ausführungsform
die Reflektionsspiegel 943, 972, welche den Flüssigkristall-Lichtventilen 925R, 925B jeweils
am nächsten angeordnet
sind, in ihren Montagewinkeln einstellbar sind, sind andere optische
Elemente in Kombination mit den Lichtventilen 925R, 925B,
wie etwa der blau-grünreflektierende
dichroitische Spiegel 941, der grün-reflektierende Spiegel 942 und
die Konvergierlinse 971 alle oder zum Teil in ihrem Montagewinkel
feineingestellt oder alternativ sind statt den Reflektionsspiegeln 943, 972 diese
optischen Elemente alle oder zum Teil in ihrem Montagewinkel feineingestellt.
Die Feineinstellung bezüglich
ihres Montagewinkels der Reflektionsspiegel 943, 972,
welche jeweils den Flüssigkristall-Lichtventil 925R, 925B am nächsten angeordnet
sind, ist im Hinblick auf die Konstruktion der Vorrichtung und die
Positionseinstellgenauigkeit am effektivsten.
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Statt des Reflektionsspiegels 972 kann
die Zwischenlinse 973 einstellbar eingerichtet sein und eine
solche Anordnung bietet die gleichen Vorteile wie die Feineinstellung
des Reflektionsspiegels 972.
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Indem es ermöglicht wird, die Reflektionsspiegel 943, 972 in
ihrem Montagewinkel fein einzustellen, wird die Notwendigkeit, einen
breiten Rand um den Bildformungsbereich A des Flüssigkristall-Lichtventils zu
setzen, um die Verschiebung des Beleuchtungsbereichs abzudecken,
vermieden. Da ein schmaler Rand um den Bildformungsbereich A ausreicht,
wird die Effizienz der Ausnutzung des Beleuchtungslichts erhöht und die
Helligkeit des projizierten Bildes wird gesteigert.
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Selbst bei einem schmalen Rand verhindert eine
Feineinstellung der Montagewinkel der Reflektionsspiegeln 943, 972,
dass der Bildformungsbereich A, wie in 7(A) und 7(B) gezeigt,
teilweise von dem Beleuchtungsbereich B verschoben ist. Der Umriss
des projizierten Bildes ist somit frei von Schattenbildung.
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Da die Verformung des Beleuchtungsbereichs
B durch die Feineinstellung der Reflektionsspiegel 943, 972 beseitigt
worden ist, kann die durch das Integratoroptiksystem 923 bereitgestellte
gleichmäßige Beleuchtung
vollständig
ausgenutzt werden und das projizierte Bild wird in einer extrem
gleichmäßigen Helligkeit
dargestellt.
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Der oben beschriebene Winkeleinstellmechanismus
für die
optischen Elemente wie die Reflektionsspiegel funktioniert effektiv
in einer Projektionsanzeigevorrichtung ohne das Integratoroptiksystem 923.
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(Erste Abwandlung)
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Eine Abwandlung der Projektionsanzeigevorrichtung
der vorliegenden Erfindung wird nun diskutiert. Das optische System
der Projektionsanzeigevorrichtung 2000 umfasst eine Polarisationsbeleuchtungseinheit
mit einem Integratoroptiksystem und einem Polarisationsstrahlenteiler
mit spezieller Konfiguration. In 9 sind
Komponenten, welche den in Verbindung mit der Projektionsanzeigevorrichtung 1000 in 1 bis 8 beschriebenen äquivalent sind, mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet und auf die Beschreibung dieser wird verzichtet.
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9 ist
eine allgemeine Schnittansicht des Hauptabschnitts der Projektionsanzeigevorrichtung 2000 in
der XZ-Ebene. Die Projektionsanzeigevorrichtung 2000 dieser
Ausführungsform
umfasst allgemein eine Polarisationsbeleuchtungseinheit 1,
Farben trennende Mittel zum Trennen eines weißen Lichtstrahls in drei Farbanteile,
drei Transmissions-Flüssigkristalleinrichtungen
zum jeweiligen Modulieren der drei Farblichtstrahlen gemäß Bildinformation
und Darstellen des Anzeigebildes, Farben synthetisierende Mittel
zum Synthetisieren. Drei Farblichtstrahlen, um ein Farbbild zu erzeugen
und ein optisches Projektionssystem zum Projizieren des Farbbilds
zur Darstellung.
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Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 umfasst
einen Lichtquellenblock 10 zum Ausgeben von zufällig polarisierten
Lichtstrahlen in einer Richtung und die zufällig polarisierten Lichtstrahlen
von dem Lichtquellenblock 10 werden durch ein Polarisationsumwandelblock 20 in
nahezu einen einzelnen Typ eines polarisierten Lichtstrahls umgewandelt.
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Der Lichtquellenblock 10 umfasst
allgemein eine Lichtquellenlampe 101 und einen Parabolreflektor 102.
Das von der Lichtquellenlampe 101 emittierte Licht wird
durch den Parabolreflektor 102 in eine Richtung reflektiert
und in parallele Strahlen auf den Polarisationsumwandelblock gerichtet.
Der Lichtquellenblock 10 ist so angeordnet, dass die optische Achse
R der Lichtquelle des Lichtquellenblocks 10 der X-Richtung
parallel um eine Distanz D von der optischen Achse L des Systems
verschoben ist.
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Der Polarisationsumwandelblock 20 umfasst ein
erstes optisches Element 200 und ein zweites optisches
Element 300.
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Das erste optische Element 200 entspricht der
ersten Linse 921 in der zuvor erwähnten Projektionsanzeigevorrichtung 1000 und
umfasst eine Matrix einer Mehrzahl von Lichtteilungslinsen 201,
welche jeweils im Querschnitt in der XZ-Ebene eine rechteckige Form
aufweisen. Die optische Achse R der Lichtquelle ist mit der Mitte
des ersten optischen Elements 200 ausgerichtet. Das auf
das erste optische Element 200 einfallende Licht wird in
einer Mehrzahl von Zwischenlichtstrahlen 202 geteilt, welche
räumlich
voneinander getrennt werden, und durch den konvergierenden Effekt
durch die Lichtteilungslinsen 201 werden Bilder mit derselben
Anzahl wie der Anzahl der Lichtteilungslinsen 201 dort
ausgebildet, wo die Zwischenlichtstrahlen 202 in einer zur
optischen Achse L des Systems orthogonalen Ebene (der XZ-Ebene in 9) konvergieren. Die Querschnittskonfiguration
der Lichtteilungslinsen 201 der XY-Ebene ist ähnlich der
des Bildformungsbereichs eines Flüssigkristall-Lichtventils.
In dieser Ausführungsform
weist der Beleuchtungsbereich eine längere Seite entlang der X-Richtung
in der XY-Ebene
auf und die Querschnittskonfiguration der Lichtteilungslinsen 201 in
der XY-Ebene ist ebenfalls rechteckig.
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Das zweite optische Element 300 umfasst allgemein
eine Anordnung konvergierender Linsen 310, eine Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320,
eine selektive Phasenplatte 380 und einer Überlagerungslinse 390 als Überlagerungsmittel
und das zweite optische Element 300 ist in einer zur optischen
Achse L des Systems orthogonalen Ebene (der XY-Ebene in 9) nahe der Position, an
der die Bilder durch das erste optische Element 200 zusammengeführt werden,
angeordnet. Wenn die auf das erste optische Element 200 einfallenden
Lichtstrahlen eine hervorragende Parallelität aufweisen, so kann das zweite
optische Element auf die Anordnung konvergierender Linsen 310 verzichten.
Die Anordnung konvergierender Linsen 310 als eine Komponente
des zweiten optischen Elements 300 sowie das erste optische
Element 200 entsprechen dem Integratoroptiksystem in der
zuvor erwähnten
Projektionsanzeigevorrichtung 1000. Das zweite optische Element 300 trennt
jeden der Zwischenlichtstrahlen 202 räumlich in einen p-polarisierten Lichtstrahl
und einen s-polarisierten Lichtstrahl und richtet die Richtung eines
der beiden Lichtstrahlen mit der Richtung des anderen der beiden
Lichtstrahlen und führt
die Lichtstrahlen mit ausgerichteter Polarisationsrichtung auf einen
einzelnen Beleuchtungsbereich.
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Die Anordnung konvergierender Linsen 310 ist
in ihrer Konstruktion im Wesentlichen identisch mit dem ersten optischen
Element 200. Insbesondere weist die Anordnung konvergierender
Linsen 310 eine Matrix von konvergierenden Linsen 311 der
gleichen Anzahl wie die Anzahl der das erste optische Element 200 bildenden
Lichtteilungslinsen 201 auf und hat die Funktion, jeden
Zwischenlichtstrahl 202 konvergieren zu lassen und an eine
bestimmte Position der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 zu
führen.
Die Charakteristiken jeder konvergierenden Linse ist vorzugsweise unter
Berücksichtigung
der Charakteristiken der durch das erste optische Element 200 gebildeten
Zwischenlichtstrahlen 202 optimiert und bei einem idealen
Aufbau ist der Hauptlichtstrahl des einfallenden Lichts auf die
Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 parallel mit
der optischen Achse L des System. Im Hinblick auf ein kostengünstiges
Design des optischen Systems und ein einfaches Design, kann, allgemein
gesagt, das dem ersten optischen Element 200 identische
als die Anordnung konvergierender Linsen 310 verwendet
werden oder es kann eine Anordnung konvergierender Linsen aus konvergierenden
Linsen, die jeweils eine Querschnittsform in der XY-Ebene ähnlich der
der Licht teilenden Linsen 201 aufweisen, verwendet werden
und die den erste optischen Element 200 identische wird
als die Anordnung konvergierender Linsen 310 verwendet.
Die Anordnung konvergierender Linsen 310 kann von der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 einen
Abstand aufweisen (näher
am ersten optischen Element 200). Unter Bezugnahme auf 10(A) und 10(B) weist die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 eine
Matrix aus einer Mehrzahl von Polarisationsaufteilungseinheiten 330 auf.
Das erste optische Element 200 ist durch Anordnung der
konzentrischen Lichtteilungslinsen 201 mit den Lichtteilungslinsen-Charakteristiken
in einer Matrix aufgebaut und die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 ist
durch eine Anordnung identischer Polarisationsaufteilungseinheiten 330 in
derselben Richtung in einer Matrix aufgebaut. Wenn die Polarisationsaufteilungseinheiten
in der gleichen Spalte in der Y-Richtung identisch sind, so sind
sie vorzugsweise so angeordnet, dass ihre längeren Seiten in der Y-Richtung
ausgerichtet sind und ihre kürzeren
Seiten in der X-Richtung
ausgerichtet sind, um die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 zu
bilden, weshalb ein Lichtverlust an den Grenzen zwischen Polarisationsaufteilungseinheiten
reduziert wird, während die
Herstellungskosten der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung
ebenfalls reduziert werden.
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Die Polarisationsaufteilungseinheit 330 ist eine
rechteckige Prismenstruktur, welche im Inneren ein Paar von Polarisationsaufteilungsflächen 331 und eine
Reflektionsfläche 332 aufweist
und räumlich
jeden der Zwischenlichtstrahlen in einen p-polarisierten Lichtstrahl
und einen s-polarisierten Lichtstrahl aufteilt. Die Querschnittsform
der Polarisationsaufteilungseinheit 330 in der XY-Ebene
ist ähnlich
der der Lichtteilungslinse 201 in der XY-Ebene, nämlich eine rechteckige
Form, deren längere
Seite horizontal ist. Die Polarisationsaufteilungsfläche 331 und
die Reflektionsfläche 332 sind
in horizontaler Richtung (X-Richtung) nebeneinander angeordnet.
Was die Polarisationsaufteilungsfläche 331 und die Reflektionsfläche 332 betrifft,
so ist die Polarisationsaufteilungsfläche 331 im Winkel
von 45° in
Bezug auf die optische Achse L des Systems angeordnet und die Reflektionsfläche 332 ist
parallel zur Polarisationsaufteilungsfläche 331 und ferner
sind sowohl die Polarisationsaufteilungsfläche 331 als auch die
Reflektionsfläche 332 so
angeordnet, dass die Fläche
der XY-Ebene, in welche die Polarisationsaufteilungsfläche 331 projiziert
ist (gleich der Fläche
einer p-Austrittsfläche 333,
welche später
beschrieben wird), gleich der Fläche
der XY-Ebene ist, in welche die Reflektionsfläche 332 projiziert
wird (gleich der Fläche einer
s-Austrittsfläche 334,
die später
beschrieben wird). In dieser Ausführungsform wird die Breite
Wp in der XY-Ebene innerhalb eines Bereichs, in welchem die Polarisationsaufteilungsfläche 331 vorhanden
ist, so gesetzt, dass sie gleich der Breite Wm in der XY-Ebene innerhalb
eines Bereiches, in dem die Reflektionsfläche 332 vorhanden
ist, ist. Die Polarisationsaufteilungsfläche 331 ist typischerweise
aus dielektrischen Multischichten hergestellt und die Reflektionsfläche 332 ist
typischerweise aus dielektrischen Multischichten oder einem Aluminiumfilm
hergestellt.
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Das auf die Polarisationsaufteilungseinheiten 330 einfallende
Licht wird durch die Polarisationsaufteilungsfläche 331 aufgeteilt
in einen p-polarisierten Lichtstrahl 335, der durch die
Polarisationsaufteilungsfläche 331 tritt,
und einen s-polarisierten Lichtstrahl 336, der von der Polarisationsaufteilungsfläche 331 weg
reflektiert wird, und seine Verlaufsrichtung in Richtung der Reflektionsfläche 332 ändert. Der
p-polarisierte Lichtstrahl 335 wird
nach der p-Austrittsfläche 333 von
der Polarisationsaufteilungseinheit 330 direkt ausgegeben,
während
der s-polarisierte
Lichtstrahl 336 seine Verlaufsrichtung an der Reflektionsfläche 332 wieder ändert, im
Wesentlichen parallel mit dem p-polarisierten Lichtstrahl 335 verläuft und nach
einer s-Austrittsfläche 334 von
der Polarisationsaufteilungseinheit 330 ausgegeben wird.
Auf diesem Wege werden die zufällig
polarisierten Lichtstrahlen, die auf die Polarisationsaufteilungseinheiten 330 einfallen,
in zwei Typen von polarisierten Lichtstrahlen einander unterschiedlicher
Polarisationsrichtung aufgeteilt, nämlich den p-polarisierten Lichtstrahl 335 und
den s-polarisierten Lichtstrahl 336, welche jeweils von
verschiedenen Orten (der p-Austrittsfläche 333 und
der s-Austrittsfläche 334) jedoch
in nahezu dieselbe Richtung ausgegeben werden. Da die Polarisationsaufteilungseinheit 330 in dieser
Weise funktioniert, muss jeder Zwischenlichtstrahl 202 in
das Gebiet geführt
werden, in dem die Polarisationsaufteilungsfläche 331 jeder Polarisationsaufteilungsfläche 330 vorhanden
ist, und aus diesem Grund sind die Positionsbeziehung zwischen der
Polarisationsaufteilungseinheit 330 und den jeweiligen
konvergierenden Linsen 311 sowie die Linsencharakteristiken
jeder konvergierenden Linse 311 so bestimmt, dass der Zwischenlichtstrahl 202 auf
die Mitte der Polarisationsaufteilungsfläche 331 jeder Polarisationsaufteilungseinheit 330 gerichtet
ist. Um die Mittelachse jeder konvergierenden Linse 311 mit der
Mitte der jeweiligen Polarisationsaufteilungsfläche 331 in der jeweiligen
Polarisationsaufteilungseinheit 330 auszurichten, wird
in dieser Ausführungsform
die Anordnung konvergierender Linsen 310 um ein Viertel
der horizontalen Breite W der Polarisationsaufteilungseinheit 330 in
der X-Richtung relativ zur
Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 verschoben.
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Rückkehrend
zu 9 wird die Projektionsanzeigevorrichtung 2000 weiter
diskutiert.
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An der Austrittsflächenseite
der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 ist
die selektive Phasenplatte 380 angeordnet, welche aus regelmäßig angeordneten λ/2-Phasenplatten
aufgebaut ist. Insbesondere ist eine λ/2-Phasenplatte an der p-Austrittsfläche 333 einer
jeden die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 bildenden
Polarisationsaufteilungseinheit 330 angeordnet und an keiner
der s-Austrittsflächen 334 ist
eine λ/2-Phasenplatte
angeordnet. Bei einer solchen Anordnung der λ/2-Phasenplatten werden die
von den p-Austrittsflächen 333 der
Polarisationsaufteilungseinheiten 330 ausgegebenen p-polarisierten
Lichtstrahlen einer Rotation der Polarisationsrichtung ausgesetzt,
während
sie durch die λ/2-Phasenplatten
passieren und werden in s-polarisierte Lichtstrahlen umgewandelt. Andererseits
passieren die von den s-Austrittsflächen 334 ausgegebenen
s-polarisierten Lichtstrahlen keine λ/2-Phasenplatte, werden keiner Änderung
der Polarisationsrichtung ausgesetzt und passieren die selektive
Phasenplatte 380 so wie sie sind. Die Zwischenlichtstrahlen 202 mit
zufälliger
Polarisationsrichtung werden somit durch die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 und
die selektive Phasenplatte 380 in einen Typ polarisierten
Lichtstrahlen (in diesem Fall s-polarisierte
Lichtstrahlen) umgewandelt.
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Die Überlagerungslinse 390,
welche an der Seite der Austrittsfläche der selektiven Phasenplatte 380,
nämlich
an der Austrittsseite des zweiten optischen Elements 300,
angeordnet ist, führt
die Lichtstrahlen, welche nun durch die selektive Phasenplatte 380 s-polarisiert
sind, auf den Beleuchtungsbereich ihrer Flüssigkristalleinrichtung und überlagert dann
die Lichtstrahlen auf dem Beleuchtungsbereich. Die Überlagerungslinse 390 ist
nicht notwendigerweise ein einzelner Linsenkörper und kann als ein zusammengesetzter
Körper
aus einer Mehrzahl von Linsen zusammengesetzt sein, wie das erste
optische Element 200 oder die zweite Linsenplatte 922 in der
vorher erwähnten
Projektionsanzeigevorrichtung 1000.
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Zusammenfassend besteht eine Funktion des
zweiten optischen Elements 300 darin, die Zwischenlichtstrahlen 202,
welche durch das erste optische Element 200 aufgeteilt
wurden (nämlich
ein durch die Lichtteilungslinsen 202 segmentiertes Bild),
auf dem Beleuchtungsbereich zu überlagern. Durch
seine Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 teilt
das zweite optische Element 300 räumlich die Zwischenlichtstrahlen 202,
welche zufällig polarisierte
Lichtstrahlen sind, in die zwei Typen von den polarisierten Lichtstrahlen
auf, die einander unterschiedliche Polarisationsrichtungen aufweisen, und
wandelt sie durch die selektive Phasenplatte 390 in einen
einzelnen Typ polarisierter Lichtstrahlen um. Der Bildformungsbereich
des Flüssigkristall-Lichtventils
wird somit im Wesentlichen gleichmäßig mit nahezu einem Typ polarisierter
Lichtstrahlen beleuchtet.
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Wie oben beschrieben, wandelt die
Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dieser Ausführungsform die
von dem Lichtquellenblock 10 emittierten, zufällig polarisierten
Lichtstrahlen durch den aus dem ersten optischen Element 200 und
dem zweiten optischen Element 300 gebildeten Polarisationsumwandelblock 20 in
nahezu einen einzelnen Typ polarisierter Lichtstrahlen um und beleuchtet
den Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils mit
den gut ausgerichteten polarisierten Lichtstrahlen. Da der Prozess
der Erzeugung polarisierter Lichtstrahlen mit keinem wesentlichen
Lichtverlust einhergeht, wird nahezu das gesamte, von dem Lichtquellenblock 10 emittierte Licht
auf den Bildformungsbereich des Flüssigkristall-Lichtventils geführt und
die Effizienz der Ausnutzung des Lichts ist sehr hoch.
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Da die Anordnung konvergierender
Linsen 310, die Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 und
die selektive Phasenplatte 380, welche alle das zweite
optische Element 300 bilden, in dieser Ausführungsform
optisch integriert sind, wird der an Grenzen oder Übergängen auftretende
Lichtverlust reduziert und die Effizienz der Auslösung des
Lichts wird weiter gesteigert. Um mit der rechteckigen Form des
Bildformungsbereichs, deren horizontale Seiten länger sind, kompatibel zu sein,
ist jede Lichtteilungslinse 201 ebenfalls rechtwinklig
und mit längeren
horizontalen Seiten hergestellt und die zwei Typen polarisierter
Lichtstrahlen, die von der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 ausgegeben
werden, sind in horizontaler Richtung (X-Richtung) angeordnet. Aus
diesem Grund wird selbst der Bildformungsbereich mit einer rechteckigen
Form mit längeren
horizontalen Seiten beleuchtet, keine Lichtmenge wird verschwendet
und die Beleuchtungseffizienz (Grundausnutzung des Lichts) des Flüssigkristall-Lichtventils
wird gesteigert.
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Wenn die Lichtstrahlen zufälliger Polarisationsrichtung
einfach in einen p-polarisierten
Lichtstrahl und einen s-polarisierten Lichtstrahl aufgeteilt werden,
so verdoppelt sich die Gesamtbreite eines jeden Strahls nach der
Aufteilung und das optische System wird dementsprechend vergrößert. Bei
der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dieser Ausführungsform
bildet das erste optische Element 200 eine Mehrzahl von
kleinen konvergierenden Bildern, wird ein Raum, der während des
Bildungsprozesses der Bilder erzeugt wird und in welchem kein Licht
vorhanden ist, sinnvoll ausgenutzt, derart, dass die Reflektionsfläche 332 der
Polarisationsaufteilungseinheit 330 in diesem Raum angeordnet
ist, wird die horizontale Ausbreitung jedes Lichtstrahls, die aus
der Aufteilung des Strahls in zwei Strahlen herrührt, aufgenommen und ist die
Gesamtbreite des Lichtstrahls frei von Ausdehnung, wodurch ein kompaktes
Design des optischen Systems ermöglicht
wird.
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Die Projektionsanzeigevorrichtung 2000 mit der
Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 verwendet eine Flüssigkristalleinrichtung
eines Typs, der einen einzelnen Typ polarisierter Lichtstrahlen
moduliert. Wird eine herkömmliche
Beleuchtungseinrichtung verwendet, um zufällig polarisierte Lichtstrahlen
zu der Flüssigkristalleinrichtung
zu führen,
so werden Polarisatoren (nicht gezeigt) nahezu die Hälfte von den
zufällig
polarisierten Lichtstrahlen absorbieren und in Wärme umwandeln, wodurch nicht
nur die Ausnutzung des Lichts herabgesetzt wird, sondern außerdem eine
laute und große
Kühleinrichtung
benötigt
wird, um die von den Polarisatoren emittierte Wärme zu kontrollieren. Die Projektionsanzeigevorrichtung 2000 dieser
Ausführungsform
vereinfacht dieses Problem wesentlich.
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In ihrer Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dreht
die Projektionsanzeigevorrichtung 2000 die Polarisationsrichtung
von nur einem Typ polarisierter Lichtstrahlen, z. B. nur p-polarisierte
Lichtstrahlen durch die λ/2-Phasenplatten,
um sie mit dem anderen Typ polarisierter Lichtstrahlen, z. B. s-polarisierte Lichtstrahlen,
in der Polarisationsrichtung auszurichten. Aus diesem Grund wird
nahezu ein einzelner Typ polarisierter Lichtstrahlen, deren Polarisationsrichtungen
ausgerichtet sind, zu den drei Flüssigkristall-Lichtventilen 925R, 925G und 925B geführt, die Absorption
durch die Polarisatoren ist extrem gering, die Ausnutzung des Lichts
wird erhöht
und ein helles projiziertes Bild wird erhalten.
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Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 teilt im
zweiten optischen Element 300 räumlich zwei Typen von polarisierten
Lichtstrahlen in der horizontalen Richtung (in der X-Richtung).
Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 verschwendet somit
keine Lichtmenge und ist bestens dazu geeignet, eine rechtwinklige
Flüssigkristall-Einrichtung
zu beleuchten, deren horizontale Seiten länger sind. Die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 dieser
Ausführungsform
beschränkt
die Ausdehnung des aus der Polarisationsaufteilungseinheitenanordnung 320 austretenden
Lichtstrahls ungeachtet der enthaltenen optischen Elemente zur Polarisationsumwandlung.
Das bedeutet, dass, wenn eine Flüssigkristalleinrichtung beleuchtet
wird, praktisch kein Licht auf die Flüssigkristalleinrichtung mit
einem großen
Winkel bezüglich dieser
einfällt.
Somit wird ein sehr helles projiziertes Bild geformt, ohne eine
Projektionslinse kleinzahliger, großer Brennweite zu verwenden,
und als ein Ergebnis wird eine kompakte Projektionsanzeigevorrichtung
bereitgestellt.
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Wie in der bereits beschriebene Projektionsanzeigevorrichtung 1000 kann
auch in der Projektionsanzeigevorrichtung 2000 dieser so
konstruierten Ausführungsform
die Montageposition der an der Seite der Austrittsfläche der
Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 angeordneten Überlagerungslinse 390 in
der zur optischen Achse L orthogonalen Richtung einstellbar ausgebildet
sein und die Beleuchtungsbereiche der Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B werden
durch die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 somit horizontal
nach vorne oder nach hinten und horizontal nach links oder nach
rechts feineingestellt und der Bildformungsbereich einer jeden Flüssigkristalleinrichtung
wird fortwährend
innerhalb des Beleuchtungsbereichs erhalten.
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Als Mechanismus zum Einstellen der
Montageposition der Überlagerungslinse 390 steht
der Linsenmontagepositions-Einstellmechanismus, der von der Bezugnahme
auf 6 beschrieben wurde,
zur Verfügung.
Das Feineinstellverfahren und die Vorteile, die durch die Positionseinstellung
des Beleuchtungsbereichs erzielt wurden, bleiben unverändert von
den bereits in Verbindung mit der Projektionsanzeigevorrichtung 1000 beschriebenen.
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In der oben beschriebenen Projektionsanzeigevorrichtung 2000 eliminiert
eine Feineinstellung der Montageposition der Überlagerungslinse 390 die Notwendigkeit,
einen breiten Rand um den Bildformungsbereich der Flüssigkristalleinrichtung
zu setzen, um, wie herkömmlich,
die Verschiebung des Beleuchtungsbereichs abzudecken. Da ein schmaler Rand
um den Bildformungsbereich ausreicht, wird die Ausnutzung des Beleuchtungslichts
erhöht
und das projizierte Bild wird heller.
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Selbst bei schmalem Rand verhindert
eine Feineinstellung der Montageposition jedes optischen Elements,
dass der Bildformungsbereich der Flüssigkristalleinrichtung teilweise
von dem Beleuchtungsbereich der Polaristationsaufteilungseinheitenanordnung
verschoben ist. Der Umriss des projizierten Bildes ist somit frei
von Schattenbildung.
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In der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 ist die Überlagerungslinse 390 zum Überlagern
der Zwischenlichtstrahlen auf dem Beleuchtungsbereich das optische
Element, welches letztendlich den Beleuchtungsbereich der Flüssigkristalleinrichtung
steuert. Indem in dieser Ausführungsform
eine Feineinstellung der Überlagerungslinse 390 ermöglicht wird, wird
nur die Montageposition der Überlagerungslinse 390 eingestellt,
während
die optischen Komponenten, die in dem optischen Weg stromaufwärts der Überlagerungslinse 390 angeordnet
sind, befestigt sind. Die Position des Beleuchtungsbereichs B wird somit
ohne Berücksichtigung
des Positionierfehlers der optischen Komponenten wie dem erste optischen Element 200 im
optischen Weg stromaufwärts
der Überlagerungslinse 390 eingestellt.
Die Position des Beleuchtungsbereichs des Flüssigkristall-Lichtventils wird
effizient eingestellt und der Einstellvorgang selbst ist nicht zeitaufwendig.
Ein Fehler des Montagewinkels der Reflektionsfläche des Reflektionsspiegels
im optischen Weg für
jeden Farbstrahl ist auch ein Faktor, welcher zu einer Verschiebung
des Beleuchtungsbereichs der Flüssigkristalleinrichtung durch
die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 von dem Bildformungsbereich
der Flüssigkristalleinrichtung
beiträgt.
Der Montagewinkel jedes Reflektionsspiegels bezüglich der optischen Achse beträgt 45° und wenn
dieser Winkel einer Abweichung unterliegt, so wird der Beleuchtungsbereich,
wie in 7(A) und 7(B) gezeigt, verformt und
der Beleuchtungsbereich wird teilweise aus dem Bildformungsbereich
der Flüssigkristalleinrichtung
heraus projiziert. Wenn der Beleuchtungsbereich auf diese Weise
verformt wird, so werden die Beleuchtungen an der linken Seite und an
der rechten Seite des Beleuchtungsbereichs unausgeglichen und es
kann sogar der durch die Verwendung der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 gebotene
Vorteile verloren gehen.
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Bei der Projektionsanzeigevorrichtung 2000 können die
Winkel der Reflektionsflächen
der Reflektionsspiegel 943, 972 in den optischen
Wegen der jeweiligen Farbstrahlen bezüglich der einfallenden Lichtachsen
um die Achsen, welche senkrecht zu den Ebenen liegen, in welchen
die einfallende Lichtachse und die reflektierte Lichtachse liegen
(in der Richtung des Pfeils in 9),
feineingestellt werden. Die Montageposition der zwischen den Reflektionsspiegeln 943, 972 angeordneten
Zwischenlinse 973 kann vertikal nach oben oder nach unten
und horizontal nach links oder nach rechts eingestellt werden. Als
Mechanismus zum Einstellen des Montagewinkels jedes Reflektionsspiegels
ist der unter Bezugnahme auf 8 beschriebene
Winkeleinstellmechanismus verfügbar
und als Mechanismus zum Einstellen der Montageposition der Zwischenlinse 973 ist
der unter Bezugnahme auf 6 beschriebene
Linsenmontageposition-Einstellmechanismus verfügbar.
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(Zweite Abwandlung)
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In den vorhergehenden Ausführungsformen sind
die Flüssigkristall-Lichtventile 925R, 925G und 925B Lichtventile
vom Transmissionstyp und die vorliegende Erfindung kann ebenso angewendet
werden auf eine Positionsanzeigevorrichtung, welche eine Flüssigkristalleinrichtung
vom Reflektionstyp einsetzt. Es wird nun ein Beispiel der Projektionsanzeigevorrichtung
diskutiert, welcher ein Lichtventil vom Reflektionstyp statt eines
Lichtventils vom Transmissionstyp einsetzt. In einer Projektionsanzeigevorrichtung 3000 dieser
Ausführungsform
sind Komponenten, welche den unter Bezugnahme auf 9 und 10 bei
der zuvor erwähnten
Projektionsanzeigevorrichtung 2000 beschriebenen Komponenten identisch
sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung
dieser wird nicht wiederholt.
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11 ist
ein allgemeines Diagramm, welches den Hauptabschnitt der Projektionsanzeigevorrichtung 3000 dieser
Ausführungsform
zeigt. 11 ist eine Querschnittsansicht
des zweiten optischen Elements 300 entlang der XY-Ebene.
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Der Polarisationsstrahlenteiler 400 ist
aus einem Prisma 401 gebildet, welches eine Polarisationslicht-Reflektionsfläche 401 aufweist,
die einen s-polarisierten Lichtstrahl unter 45° mit Bezug auf die XZ-Ebene
in 11 reflektiert und
einem p-polarisierten Lichtstrahl den Durchgang erlaubt. Da die
aus dem zweiten optischen Element 300 austretenden Lichtstrahlen
die Lichtstrahlen mit nahezu einer einzelnen Polarisationsrichtung
sind, werden nahezu alle Lichtstrahlen reflektiert oder durch den
Polarisationsstrahlenteiler 400 durchgelassen. In dieser
Ausführungsform
sind die aus dem zweiten optischen Element 300 austretenden
Lichtstrahlen s-polarisierte Lichtstrahlen und die polarisierten
Lichtstrahlen werden durch eine s-Polarisationslichtstahl-Reflektionsfläche 401 im
rechten Winkel umgelenkt, werden in eine Prismeneinheit 500,
an welche ein dichroitischer Film in gekreuzter Konfiguration geklebt
ist, eingeleitet und in drei Farbkomponenten R, G und B aufgegeilt.
Das Licht der aufgeteilten Farbkomponenten wird jeweils auf die
Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B gerichtet,
welche entlang von drei Seiten des dichroitischen Prismas 500 angeordnet
sind. Die in die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B eingeführten Lichtstrahlen
werden dort moduliert.
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12 zeigt
ein Beispiel der Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B.
Die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B sind
Aktiv-Matrix-Flüssigkristalleinrichtungen,
in welcher Pixel in einer Matrix angeordnet sind, wobei TFT-Schaltelemente
mit jedem Pixel verbunden sind und eine Flüssigkristallschicht 620 ist
zwischen einem Paar von Substraten 610, 630 angeordnet.
Das Substrat 610 ist aus Silicium hergestellt und weist
eine Quelle 611 und eine Senke 616 auf. Außerdem ausgebildet
auf dem Substrat 610 sind eine Quellenelektrode 612 und
eine Abzugselektrode 617, beide hergestellt aus Aluminiumschichten,
ein Kanal aus Siliciumdioxid 613, eine Abzugselektrode
aus einer Siliciumschicht 614 und einer Tantalschicht 615,
eine Zwischenisolationsschicht 618 sowie eine Reflektionspixelelektrode 619 aus
einer Aluminiumschicht. Die Abzugselektrode 617 und die
Reflektionspixelelektrode 619 sind durch ein Kontaktloch
H elektrisch verbunden. Da die Reflektionspixelelektrode 619 lichtundurchlässig ist,
ist die Zwischenisolationsschicht 618 über die Steuerelektrode, die
Quellenelektrode 612 und die Abzugselektrode 617 geschichtet.
Da der Abstand zwischen benachbarten Pixelelektroden 619 ziemlich
klein ausgelegt ist, wird ein großes Blendenverhältnis der Einrichtung
ermöglicht
und das projizierte Bild wird heller. Außerdem ist in dieser Ausführungsform
eine Haltekapazität,
gebildet durch die Senke 616, eine Siliciumdioxidschicht 613', eine Siliciumschicht 614' und eine Tantalschicht 615' ausgebildet.
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Das gegenüberliegende Substrat 630 weist an
seiner der Flüssigkristallschicht 620 zugewandten Seite
eine Gegenelektrode 631 aus ITO (Indium Tin Oxide) (Indiumzinnoxid)
und an der anderen Seite eine Anti-Reflektionsschicht 632 auf.
Als Flüssigkristallschicht 620 wird
in dieser Ausführungsform
ein superhomöotropischer
Typ verwendet, in welchem Flüssigkristallmoleküle 621 bei
nicht angelegter Spannung (AUS) vertikal orientiert sind und bei
angelegter Spannung (EIN) um 90° drehen.
Wie in 11 gezeigt, werden
die s-polarisierten
Lichtstrahlen bei nicht angelegter Spannung (AUS) von dem Polarisationsstrahlenteiler 400 in
die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B eingeführt, werden
zu dem Polarisationsstrahlenteiler 400 ohne Veränderung
der Polarisationsrichtung von dem Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B zurückgeführt und
werden durch die s-Polarisationslichtstrahl-Reflektionsfläche 401 reflektiert, ohne
die Projektionslinseneinheit 6 zu erreichen. Bei angelegter
Spannung (EIN) werden die vom Polarisationsstrahlenteiler 400 zu
den Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B geführten Polarisationslichtstrahlen
in p-polarisierte Lichtstrahlen umgewandelt, deren Polarisationsrichtung durch
die Drehung der Flüssigkristallmolekülen 621 gedreht
wurde, laufen durch die s-Polarisationslichtstrahl-Reflektionsfläche 401
und werden dann mittels der Projektionslinseneinheit 6 auf
den Schirm 100 projiziert.
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Zu 11 zurückkehrend
wird die Funktionsweise der Projektionsanzeigevorrichtung 3000 diskutiert.
Die durch die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B modulierten Lichtstrahlen
werden durch die Prismeneinheit 500 synthetisiert und dann
mittels des Polarisationsstrahlenteilers 400 und der Projektionslinseneinheit 6 auf den
Schirm 100 projiziert.
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Bei der Projektionsanzeigevorrichtung 3000 wird
der Beleuchtungsbereich der Flüssigkristalleinrichtung
durch die Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 wieder auf
ihre angemessene Position und Form eingestellt, indem ermöglicht wird,
dass die Montageposition der Überlagerungslinse 390,
welche an der Seite der Austrittsfläche des zweiten optischen Elements 300,
das den Polarisationsumwandlungsblock 20 in der Polarisationsbeleuchtungseinheit 1 bildet, angeordnet
ist, vertikal nach oben oder nach unten und horizontal nach links
oder nach rechts einstellbar ist. Der Positionseinstellmechanismus,
Verfahren und Vorteile bleiben gegenüber den bereits in Verbindung
mit der Projektionsanzeigevorrichtung 2000 beschriebenen
unverändert.
Neben den Vorteilen, die der Einstellung des Beleuchtungsbereichs
zugeschrieben werden, bietet die Projektionsanzeigevorrichtung 3000 dieselben
anderen Vorteile wie die beiden vorhergehenden Projektionsanzeigevorrichtungen
und bietet ferner den folgenden Vorteil. Da die Farben trennenden
Mittel und die Farben synthetisierenden Mittel in derselben Prismeneinheit
integriert sind, wird die Länge
des optischen Wegs wesentlich verkürzt. Das große Blendenverhältnis der
Flüssigkristalleinrichtung
minimiert den Lichtverlust. Somit wird ohne Verwendung einer Linse
großer
Blende ein helles projiziertes Bild erhalten. Durch das erste optische
Element und das zweite optische Element werden gleichmäßige polarisierte
Lichtstrahlen ohne Beleuchtungsabweichungen erhalten, wodurch eine gleichmäßige Qualität des Anzeigebereichs
und des gesamten Projektionsschirmbereichs erreicht wird und ein
extrem helles projiziertes Bild resultiert. Obwohl in dieser Ausführungsform
als Reflektionsmodulationsmittel die Reflektions-Flüssigkristalleinrichtungen 600R, 600G und 600B verwendet
werden, können
Reflektionsmodulationsmittel eines nicht flüssigkristallinen Typs verwendet
werden und der Aufbau, die Materialien jedes Elements und die Betriebsart
der Flüssigkristallschicht 620 sind
nicht auf die bereits beschriebenen beschränkt.
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Wenn ein den Polarisationsstrahlenteiler 400 bildendes
Prisma 403 und ein die Prismeneinheit 500 bildendes
Prisma 501 in einem einzelnen Prisma integriert sind, so
wird ein Lichtverlust, welcher an der Grenze zwischen diesen auftritt,
vermieden und die Ausnutzung von Licht wird gesteigert.
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(Dritte Abwandlung)
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Obwohl die obigen drei vorhergehenden
Beispiele in Verbindung mit den Feineinstellmechanismen der optischen
Elemente in den Projektionsanzeigevorrichtungen zum Projizieren
eines Farbbilds diskutiert wurden, können diese Feineinstellmechanismen
ebenso gut auf Projektionsanzeigevorrichtungen zum Projizieren eines
monochromen Bildes angewandt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die Konstruktion des optischen Systems beschränkt und Abwandlungen
der Konstruktion fallen immer noch in den Bereich der vorliegenden
Erfindung. Neben dem oben beschriebenen Projektionstyp, bei welchem
ein Bild von der Betrachterseite des Schirms aus auf den Schirm
projiziert wird, ist ein Rückprojektionstyp
zum Projizieren eines Bildes von der der Betrachterseite entgegen
gesetzten Seite aus auf den Schirm verfügbar. Die vorliegende Erfindung
ist auf diese Rückprojektions- Anzeigevorrichtung
angewandt.
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(Vorteile)
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Wie bereits beschrieben, ermöglicht die
Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung, dass die
Montageposition der Überlagerungsmittel
zum Überlagern
einer Mehrzahl von Zwischenlichtstrahlen auf dem Bildformungsbereich
der Modulationsmittel einstellbar ist. Wenn die Reflektionsmittel
in dem optischen Weg zwischen der Lichtquelle und den Modulationsmitteln
angeordnet sind, so wird der Montagewinkel der Reflektionsmittel
einstellbar vorgesehen. Da die Position des Beleuchtungsbereichs
aus Beleuchtungslicht, welches die Modulationsmittel beleuchtet,
fein eingestellt wird, wird der Beleuchtungsbereich so positioniert,
dass er stets die Bildformungsmittel (Bildformungsbereich) der Modulationsmittel
einschließt.
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Die obige Anordnung vermeidet die
Notwendigkeit, einen breiten Rand um den Bildformungsbereich zu
setzen, um die Verschiebung des Beleuchtungsbereichs aus dem Bildformungsbereich
der Modulationsmittel abzudecken. Die Ausnutzung des Beleuchtungslichts
wird somit gesteigert und die Helligkeit des projizierten Bildes
wird erhöht.
Da der Beleuchtungsbereich durch das Beleuchtungslicht so positioniert
wird, dass er den Bildformungsbereich enthält, wird kein Schatten um das
projizierte Bild erzeugt.
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Da gemäß der vorliegenden Erfindung
die Montageposition der Überlagerungsmittel,
welche eine optische Komponente ist, die den Beleuchtungsbereich
der Modulationsmittel hauptsächlich
bestimmt, fein eingestellt wird, wird die Einstellung der Position
des Beleuchtungsbereichs somit unter Berücksichtigung der Montagefehler
von optischen Komponenten (optischen Elementen) vor den Überlagerungsmitteln
(Strom aufwärts
der Überlagerungsmittel)
durchgeführt.
Die Position des Beleuchtungsbereichs der Modulationsmittel wird
einfach und effizient eingestellt.
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Die oben beschriebenen polarisationsempfindlichen
optischen Elemente können
natürlich
in ihren Polarisationscharakteristiken von s-Polarisation nach p-Polarisation
und andersherum vertauscht sein.
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Die vorstehende Beschreibung ist
nur beispielhaft und der Fachmann wird erkennen, dass Abwandlungen
ausgeführt
werden können,
ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, welche
durch die beigefügten
Ansprüche
definiert ist.