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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsanzeigevorrichtung
mit einem Farblichtkombiniermittel und ein optisches Beleuchtungssystem dafür.
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Ein
gekreuzt-dichroitisches Prisma wird häufig für Projektionsanzeigevorrichtungen
verwendet, die ein Farbbild auf einen Projektionsschirm projizieren.
Beispielsweise wird bei einem transmittierenden Flüssigkristallprojektor
das gekreuzt-dichroitische Prisma als Farblichtkombiniermittel verwendet,
das drei Farbstrahlen Rot, Grün
und Blau kombiniert und das zusammengesetzte Licht in einer gemeinsamen Richtung
abstrahlt. Bei einem reflektierenden Flüssigkristallprojektor wird
das gekreuzt-dichroitische Prisma als Farblichttrennmittel, das
einen Strahl weißen
Lichts in drei Farbstrahlen Rot, Grün und Blau zerlegt, und auch
als ein Farblichtkombiniermittel, das drei modulierte Farbstrahlen
rekombiniert und das zusammengesetzte Licht in einer gemeinsamen Richtung
abstrahlt, verwendet. Ein bekanntes Beispiel der Projektionsanzeigevorrichtung
mit dem gekreuzt-dichroitischen Prisma ist in der
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1-302385 offenbart.
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17 zeigt
schematisch einen Hauptteil einer Projektionsanzeigevorrichtung.
Die Projektionsanzeigevorrichtung weist drei Flüssigkristall-Lichtventile 42, 44 und 46,
ein gekreuzt-dichroitisches Prisma 48 und ein Projektionslinsensystem 50 auf. Das
gekreuzt-dichroitische Prisma 48 kom biniert drei Farbstrahlen
Rot, Grün
und Blau, die von den drei Flüssigkristall-Lichtventilen 42, 44 und 46 moduliert werden,
und strahlt das zusammengesetzte Licht zum Projektionslinsensystem 50 ab.
Das Projektionslinsensystem 50 fokussiert das zusammengesetzte Licht
auf einem Projektionsschirm 52.
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18 ist
eine teilweise zerlegte perspektivische Ansicht des gekreuzt-dichroitischen
Prismas 48. Das gekreuztdichroitische Prisma 48 weist
vier rechtwinklige Prismen auf, die durch einen optischen Klebstoff über die
jeweiligen rechtwinkligen Flächen miteinander
verbunden sind.
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Bei
der Projektionsanzeigevorrichtung, bei der ein gekreuzt-dichroitisches
Prisma als das Farblichtkombiniermittel verwendet wird, kann entsprechend
den optischen Eigenschaften einer angewendeten Lichtquelle die Lichtstreuung
an einer Verbindung vier rechtwinkliger Prismen einen dunklen Schatten
auf einem projizierten Bild hervorrufen.
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19 zeigt ein Problem, das im Fall der Verwendung
des gekreuzt-dichroitischen Prismas 48 auftritt. Wie in 19(A) dargestellt ist, hat das gekreuzt-dichroitische
Prisma 48 einen Rotlicht-Reflexionsfilm 60R und
einen Blaulicht-Reflexionsfilm 60B, die im wesentlichen
in einer X-Form
auf einer X-förmigen
Grenzfläche
angeordnet sind, die durch die rechtwinkligen Flächen der vier rechtwinkligen
Prismen gebildet ist. In den Zwischenräumen zwischen den vier rechtwinkligen
Prismen ist eine Schicht optischen Klebstoffs 62 ausgebildet.
Beide reflektierende Filme 60R und 60B haben dementsprechend
Zwischenräume
an einer Mittelachse 48a des gekreuzt-dichroitischen Prismas 48.
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Wenn
ein Lichtstrahl, der durch die Mittelachse 48a des gekreuzt-dichroitischen
Prismas 48 läuft, auf
den Projektionsschirm 52 projiziert wird, kann eine dunkle
Linie infolge der Mittelachse 48a in dem projizierten Bild
erzeugt werden. 19(B) zeigt ein Beispiel der
dunklen Linie DL. Die dunkle Linie DL stellt einen verhältnismäßig dunklen,
linearen Bereich dar, der eine andere Farbe hat als der andere Teil
und im wesentlichen in der Mitte des projizierten Bilds ausgebildet
ist. Es wird angenommen, dass die dunkle Linie DL auf die Streuung
von Strahlen und keine Reflexion des roten Lichts und des blauen Lichts
in den Zwischenräumen
der Reflexionsfilme in der Nähe
der Mittelachse 48a zurückzuführen ist.
Ein ähnliches
Problem ergibt sich bei einem gekreuzt-dichroitischen Spiegel, der
zwei dichroitische Spiegel aufweist, die in einer X-Form angeordnet
sind und jeweils selektive Reflexionsfilme in der Art eines Rot-Reflexionsfilms
und eines Blau-Reflexionsfilms aufweisen. In diesem Fall wird eine
dunkle Linie infolge einer Mittelachse des Spiegels in einem projizierten
Bild erzeugt.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, wird bei der Projektionsanzeigevorrichtung
aus dem Stand der Technik eine dunkle Linie wegen der Mittelachse des
gekreuzt-dichroitischen Prismas 48 oder des gekreuzt-dichroitischen
Spiegels im Wesentlichen in der Mitte eines projizierten Bilds erzeugt.
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Zum
Lösen des
vorstehend erwähnten
Problems im Stand der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, eine Technik bereitzustellen, die eine dunkle Linie
infolge einer Mittelachse eines Farblichtkombiniermittels unauffällig macht, wobei
das Farblichtkombiniermittel zwei dichroitische Filme aufweist,
die im wesentlichen in einer X-Form angeordnet sind, und ein gekreuzt-dichroitisches Prisma
oder ein gekreuzt-dichroitischer Spiegel sein kann.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optisches
Beleuchtungssystem und eine Projektionsanzeigevorrichtung auf der Grundlage
dieser Technik zu verwirklichen.
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Das
Prinzip zum Lösen
des Problems wird zuerst mit einem in den 1 bis 4 dargestellten konkreten
Beispiel beschrieben. In der Zeichnung bezeichnen die z-Richtung
die Lichtausbreitungsrichtung, die x-Richtung die aus der Lichtausbreitungsrichtung
(z-Richtung) betrachtete 3-Uhr-Richtung und
die y-Richtung die 12-Uhr-Richtung. In der nachstehenden Beschreibung
stellen aus Gründen
der Zweckmäßigkeit
die x-Richtung die Richtung von Zeilen dar und die y-Richtung die
Richtung von Spalten dar. Wenngleich die Beschreibung des Prinzips
zum besseren Verständnis
auf einem konkreten Beispiel beruht, ist die vorliegende Erfindung
in keinem Sinne auf diese konkrete Struktur beschränkt.
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Bei
einer Projektionsanzeigevorrichtung ist ein optisches Beleuchtungssystem
mit zwei Linsenfeldern, die jeweils eine Mehrzahl kleiner Linsen
aufweisen (nachstehend als ein optisches Integratorsystem bezeichnet),
wie in der Druckschrift
WO94/22042 spezifiziert
ist, als Technik zum Zerlegen von Licht von einer Lichtquelle in
eine Mehrzahl von Teillichtflüssen
zum Verringern einer Ungleichmäßigkeit
in einer Ebene der Lichtbeleuchtung bekannt.
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1 zeigt
das Prinzip der Erzeugung einer dunklen Linie, wenn ein optisches
Integratorsystem in einer Projektionsanzeigevorrichtung mit einem
gekreuzt-dichroitischen Prisma verwendet wird. Die 1(A-1) und 1(B-1) zeigen Lichtflüsse (durch die durchgezogenen
Linien dargestellt), die durch eine Mehrzahl kleiner Linsen 10,
deren x-Position verschieden ist, d. h. eine Mehrzahl kleiner Linsen 10, die in
verschiedenen Spalten existieren, hindurchtreten, und Spuren ihrer
optischen Mittelachsen (durch die feinen gepunkteten Linien dargestellt).
Die 1(A-2) und 1(B-2) zeigen
die Positionen dunkler Linien DLa und DLb, die auf einem Projektionsschirm 7 gebildet
sind.
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Ein
von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) ausgestrahlter Lichtfluss
wird durch ein erstes Linsenfeld 1 und ein zweites Linsenfeld 2,
die jeweils die Mehrzahl kleiner Linsen 10 aufweisen, in
eine Mehrzahl von Teillichtflüssen
zerlegt. Die Lichtflüsse,
die durch die jeweiligen kleinen Linsen 10 hindurchtreten,
die im ersten Linsenfeld 1 und im zweiten Linsenfeld 2 enthalten
sind, werden durch eine Parallelisierungslinse 15 in Lichtflüsse umgewandelt,
die zu den jeweiligen Mittelachsen der Lichtflüsse parallel sind. Die durch
die Parallelisierungslinse 15 hindurchtretenden Lichtflüsse werden
auf einem Flüssigkristall-Lichtventil 3 überlagert,
so dass eine vorbestimmte Fläche
gleichmäßig mit
den überlagerten
Lichtflüssen
beleuchtet wird. Wenngleich in 1 nur ein Flüssigkristall-Lichtventil 3 dargestellt
ist, sind das Prinzip des optischen Integratorsystems und das Prinzip
der Erzeugung einer dunklen Linie auch auf die anderen beiden Flüssigkristall-Lichtventile
anwendbar.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen der Linsenfelder 1 und 2 wiedergibt. Jedes
von dem ersten Linsenfeld 1 und dem zweiten Linsenfeld 2 weist
die kleinen Linsen 10 auf, die jeweils einen im wesentlichen
rechteckigen Umriss haben und in einer Matrix mit M Zeilen und N
Spalten angeordnet sind. In diesem Beispiel sind M = 10 und N =
B. 1(A-1) zeigt die Spur von durch
die kleinen Linsen 10 der zweiten Spalte hindurchtretenden Teillichtflüssen, während 1(B-1) die Spur von durch die kleinen
Linsen 10 der siebten Spalte hindurchtretenden Teillichtflüssen zeigt.
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Die
auf dem Flüssigkristall-Lichtventil 3 überlagerten
Lichtflüsse
werden ansprechend auf Bildinformationen in dem Flüssigkristall-Lichtventil 3 moduliert
und treten in ein gekreuzt-dichroitisches Prisma 4 ein.
Der vom gekreuztdichroitischen Prisma 4 ausgegebene Lichtfluss
wird über
ein Projektionslinsensystem 6 auf den Projektionsschirm 7 projiziert.
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Wie
in den 1(A-1) und 1(B-1) durch
die grob gepunkteten Linien dargestellt ist, werden die durch eine
Mittelachse 5 (entlang der y-Richtung in der Zeichnung)
des gekreuzt-dichroitischen Prismas 4 hindurchtretenden
Lichtflüsse
an Positionen Pa und Pb auf den Projektionsschirm 7 projiziert.
Wie zuvor als das durch die Erfindung adressierte Problem erörtert, verringern
die Streuung von Strahlen und die Nichtreflexion des in den Zwischenräumen zwischen Reflexionsfilmen
in der Nähe
der Mittelachse 5 zu reflektierenden Lichts die durch die
Umgebung der Mittelachse 5 hindurchtretende Lichtmenge.
Wie in den 1(A-2) und 1(B-2) dargestellt
ist, bewirkt die Verringerung dunkle Linien DLa und DLb, die eine
geringere Leuchtkraft haben als der umliegende Bereich auf dem Projektionsschirm 7.
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Die
dunkle Linie hat die folgende Beziehung zum ersten Linsenfeld 1 und
zum zweiten Linsenfeld 2. Wie in 3(A),
wobei es sich um eine vergrößerte Teilansicht
von 1(A-1) handelt, klar ersichtlich ist,
wird das durch das Flüssigkristall-Lichtventil 3 erzeugte
Bild durch das Projektionslinsensystem 6 invertiert und
vergrößert und
auf den Projektionsschirm 7 projiziert. 3(B) zeigt eine Schnittansicht einer xy-Ebene,
einschließlich
der Mittelachse 5 des gekreuzt-dichroitischen Prismas 4.
Mit Bezug auf die 3(A) und 3(B) sei
bemerkt, dass in dem Fall, in dem ein Teillichtfluss durch die xy-Ebene,
einschließlich
der Mittelachse 5 des gekreuzt-dichroitischen Prismas 4,
zerlegt wird, r1 den Abstand von einem Ende 11 eines Querschnitts 8 des
Teillichtflusses zur Mittelachse 5 bezeichnet und r2 den
Abstand vom anderen Ende 12 des Querschnitts 8 des Teillichtflusses
zur Mittelachse 5 bezeichnet. Das Bild des Querschnitts 8 des
Teillichtflusses wird durch das Projektionslinsensystem 6 invertiert
und vergrößert und
auf den Projektionsschirm 7 projiziert. Das Verhältnis zwischen
einem Abstand R2 von einem Ende 13 einer Projektionsfläche 9 auf
dem Projektionsschirm 7 zur dunklen Linie DLa und einem
Abstand R1 vom anderen Ende 14 der Projektionsfläche 9 zur dunklen
Linie DLa ist dementsprechend gleich dem Verhältnis zwischen r2 und r1. Mit
anderen Worten hängt
die Position, an der die dunkle Linie DLa gebildet wird, von der
Position ab, an der der Querschnitt 8 des Teillichtflusses
in bezug auf die Mittelachse 5 in der xy-Ebene, welche die
Mittelachse 5 des gekreuzt-dichroitischen Prismas 4 enthält, existiert.
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In
den Beispielen aus den 1(A-1) und 1(B-1) haben die Teillichtflüsse Querschnitte
an verschiedenen Positionen in der xy-Ebene, welche die Mittelachse 5 des
gekreuztdichroitischen Prismas 4 enthält. Dies bedeutet, dass die
dunklen Linien DLa und DLb an verschiedenen Positionen gebildet
sind. In ähnlicher
Weise haben die Teillichtflüsse,
die durch die kleinen Linsen 10 hindurchtreten, welche
in den anderen Spalten als der zweiten Spalte und der siebten Spalte
im ersten Linsenfeld 1 und im zweiten Linsenfeld 2 existieren,
Querschnitte an verschiedenen Positionen in der xy-Ebene, die die
Mittelachse 5 des gekreuzt-dichroitischen Prismas 4 enthält. Eine
Anzahl dunkler Linien, die der Anzahl der in dem ersten Linsenfeld 1 und
dem zweiten Linsenfeld 2 enthaltenen Spalten entspricht,
in diesem Beispiel N dunkle Linien, werden demgemäß auf dem
Projektionsschirm 7 gebildet.
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Die
Teillichtflüsse,
die durch die M kleinen Linsen hindurchtreten, die in derselben
Spalte im ersten Linsenfeld 1 und im zweiten Linsenfeld 2 ausgerichtet
sind, bilden dunkle Linien DLc an in etwa der gleichen Position
auf dem Projektionsschirm 7, wie in 4 dargestellt
ist. Jeder der N dunklen Linien wird durch Überlagern der Teillichtflüsse gebildet,
die durch die M kleinen Linsen hindurchtreten, welche in derselben
Spalte im ersten Linsenfeld 1 und im zweiten Linsenfeld 2 angeordnet
sind. Der Dunkelheitsgrad jeder dunklen Linie ist im wesentlichen
identisch mit der Summe der Dunkelheitsgrade der dunklen Linien,
die durch die jeweiligen kleinen Linsen gebildet werden.
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Die
vorstehende Beschreibung führt
zu den folgenden Prinzipien.
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(Erstes Prinzip)
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Das
erste Prinzip besteht darin, dass die verschiedenen Positionen der
zentralen Strahlengänge der
Teillichtflüsse
in Bezug auf die Mittelachse 5 des gekreuzt-dichroitischen
Prismas 4 bewirken, dass dunkle Linien an verschiedenen
Positionen gebildet werden. Die Teillichtflüsse, die durch die verschiedenen
Spalten hindurchtreten, die im ersten Linsenfeld 1 und
im zweiten Linsenfeld 2 enthalten sind, sind in der Position
in Bezug auf die Mittelachse 5 des gekreuzt-dichroitischen
Prismas 4 verschieden und bilden dadurch dunkle Linien
an verschiedenen Positionen.
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(Zweites Prinzip)
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Das
zweite Prinzip besteht darin, dass die verschiedenen Positionen
der. Querschnitte der Teillichtflüsse in der xy- Ebene, welche die
Mittelachse 5 des gekreuzt-dichroitischen Prismas 4 enthält, der
Differenz der Einfallswinkel der in das gekreuzt-dichroitische Prisma 4 eintretenden
Teillichtflüsse
zuzuschreiben sind (siehe 1). Die
Teillichtflüsse,
die durch die verschiedenen im ersten Linsenfeld 1 und
im zweiten Linsenfeld 2 enthaltenen Spalten hindurchtreten,
treten unter verschiedenen Einfallswinkeln in das gekreuzt-dichroitische
Prisma 4 ein und haben daher Querschnitte an verschiedenen Positionen
in bezug auf die Mittelachse 5.
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Insbesondere
bewirken verschiedene Einfallswinkel der in das gekreuzt-dichroitische
Prisma 4 eintretenden Teillichtflüsse oder verschiedene Winkel der
auf den Flüssigkristall-Lichtventilen 3 überlagerten
Teillichtflüsse
die Bildung dunkler Linien an verschiedenen Positionen.
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(Verfahren, um dunkle Linien unauffällig zu
machen)
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Wie
zuvor erörtert
wurde, bilden die Teillichtflüsse,
die durch die M kleinen Linsen hindurchtreten, die in derselben
Spalte im ersten Linsenfeld 1 und im zweiten Linsenfeld 2 angeordnet
sind, jeweils dunkle Linien an im wesentlichen der gleichen Position
auf dem Projektionsschirm 7. Der Dunkelheitsgrad jeder resultierenden
dunklen Linie ist im Wesentlichen gleich der Summe der Dunkelheitsgrade
der durch die jeweiligen kleinen Linsen gebildeten dunklen Linien.
Eine gewünschte
Anordnung bewirkt dementsprechend, dass dunkle Linien durch die
jeweiligen Teillichtflüsse,
die durch die M kleinen Linsen hindurchtreten, an verschiedenen
Positionen auf dem Projektionsschirm 7 gebildet werden.
Wenngleich die Gesamtzahl der dunklen Linien erhöht wird, verringert diese Anordnung
den Dunkelheitsgrad für
jede dunkle Linie, wodurch jede dunkle Linie ausreichend unauffällig gemacht
wird. Es ist jedoch nicht erforderlich, zu bewirken, dass alle dunklen
Linien durch die jeweiligen Teillichtflüsse, die durch die M kleinen
Linsen hindurchtreten, an verschiedenen Positionen gebildet werden.
Eine bevorzugte Anwendung bewirkt dementsprechend, dass nur ein
Teil der dunklen Linien an verschiedenen Positionen gebildet wird.
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Die
Bildung dunkler Linien an verschiedenen Positionen wird gemäß dem ersten
und dem zweiten vorstehend erörterten
Prinzip verwirklicht.
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Auf
der Grundlage des ersten Prinzips sollten in bezug auf den Teil
der Teillichtflüsse,
der durch die M kleinen Linsen hindurchtritt, die in denselben Spaltenrichtungen
angeordnet sind, die Positionen der Mittelachsen der Teillichtflüsse in Bezug
auf die Mittelachse 5 des gekreuztdichroitischen Prismas 4 zueinander
geändert
werden.
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Auf
der Grundlage des zweiten Prinzips sollten in bezug auf den Teil
der Teillichtflüsse,
der durch die M kleinen Linsen hindurchtritt, die in derselben Spaltenrichtung
angeordnet sind, die Winkel der auf dem Flüssigkristall-Lichtventil 3 überlagerten Teillichtflüsse oder
die Einfallswinkel der in das gekreuzt-dichroitische Prisma 4 eintretenden
Teillichtflüsse
zueinander geändert
werden.
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Die
vorliegende Erfindung hat das zuvor erörterte Problem aus dem Stand
der Technik gemäß den vorstehend
erwähnten
Prinzipien gelöst.
Nachfolgend werden die Mittel zum Lösen des Problems und ihre Funktionen
und Wirkungen beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Projektionsanzeigevorrichtung nach
Anspruch 1 und eine Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch
4 vor. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
weist die Projektionsanzeigevorrichtung auf: ein optisches Beleuchtungssystem,
das Licht abstrahlt, ein Farblichttrennmittel, das das Licht in
drei Farbstrahlen zerlegt, drei Lichtmodulationsmittel, die jeweils die
drei Farbstrahlen auf der Grundlage gegebener Bildsignale modulieren,
ein Farblichtkombiniermittel, das zwei in einer X-Form angeordnete
dichroitische Filme und eine Mittelachse, die einer Position entspricht,
an der die beiden dichroitischen Filme einander kreuzen, aufweist,
wobei das Farblichtkombiniermittel die drei jeweils von den drei
Lichtmodulationsmitteln modulierten Farbstrahlen zu zusammengesetztem
Licht kombiniert und das zusammengesetzte Licht in einer gemeinsamen
Richtung ausgibt, und ein Projektionsmittel, das das vom Farblichtkombiniermittel
ausgegebene zusammengesetzte Licht auf eine Projektionsfläche projiziert,
wobei das optische Beleuchtungssystem aufweist: ein erstes Linsenfeld mit
einer Mehrzahl von kleinen Linsen, die einen von einer Lichtquelle
abgestrahlten Lichtfluss in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen zerlegen,
ein zweites Linsenfeld mit einer Mehrzahl von kleinen Linsen, die jeweils
der Mehrzahl von kleinen Linsen des ersten Linsenfelds entsprechen,
und ein Strahlengangverschiebungsmittel, das einen Strahlengang
eines Teils der Teillichtflüsse
unter einer Mehrzahl von Teillichtflüssen, die durch die Mehrzahl
von kleinen Linsen hindurchtreten, welche in einer vorbestimmten
Richtung angeordnet sind, die der Mittelachse des Farblichtkombiniermittels
entspricht, gegenüber
einem Strahlengang der anderen Teillichtflüsse unter der Mehrzahl von
Teillichtflüssen
verschiebt.
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Eine
Mehrzahl von Teillichtflüssen,
die durch die kleinen Linsen, die in einer vorbestimmten Richtung
angeordnet sind, die der Mittelachse des Farblichtkombiniermittels
entspricht, unter der Mehrzahl von kleinen Linsen in dem ersten
und dem zweiten Linsenfeld hindurchtreten, projiziert die Mittelachse
des Farblichtkombiniermittels an im Wesentlichen die gleiche Position
auf der Projektionsfläche,
wodurch eine dunkle Linie gebildet wird. Das Strahlengangverschiebungsmittel
verschiebt den Strahlengang eines Teils der Teillichtflüsse unter
der Mehrzahl von Teillichtflüssen
gegenüber
dem Strahlengang der anderen Teillichtflüsse. Auf der Grundlage des
ersten vorstehend erwähnten
Prinzips verhindert diese Anordnung, dass die Mehrzahl von Teillichtflüssen die Mittelachse
des Farblichtkombiniermittels an im wesentlichen die gleiche Position
projiziert, wodurch die in dem projizierten Bild erzeugten dunklen
Linien ausreichend unauffällig
gemacht werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Anordnung der Projektionsanzeigevorrichtung weist das
Strahlengangverschiebungsmittel auf: ein Mittel, das den Strahlengang
der Teillichtflüsse
verschiebt, die durch Positionen jeweils entfernt von einer optischen
Achse der Lichtquelle gelangen, um einen spezifizierten Abstand
in der vorbestimmten Richtung von dem Strahlengang der Teillichtflüsse, die
durch die anderen Positionen gelangen.
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Die
Lichtintensität
von der Lichtquelle hängt vom
Trennungsabstand von der optischen Achse der Lichtquelle ab. Durch
Verschieben des Strahlengangs der Teillichtflüsse mit der verhältnismäßig hohen
Lichtintensität
gegenüber
dem Strahlengang der anderen Teillichtflüsse werden die auf dem projizierten
Bild erzeugten dunklen Linien ausreichend unauffällig gemacht.
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In
dem Fall, in dem die Lichtquelle eine Lichtquellenlampe und einen
konkaven Spiegel, der von der Lichtquellenlampe emittiertes Licht
reflektiert, aufweist, ist es bevorzugt, dass der spezifizierte
Abstand im wesentlichen gleich der Brennweite des konkaven Spiegels
ist. Die durch die Positionen, die jeweils von der optischen Achse
der Lichtquelle durch die Brennweite des konkaven Spiegels getrennt
sind, hindurchtretenden Teillichtflüsse haben eine höhere Lichtintensität als die
anderen Teillichtflüsse.
Durch Verschieben des Strahlengangs der durch diese spezifizierten
Positionen hindurchtretenden Teillichtflüsse gegenüber dem Strahlengang der anderen
Teillichtflüsse,
die durch die anderen Positionen hindurchtreten, werden die auf
dem projizierten Bild erzeugten dunklen Linien ausreichend unauffällig gemacht.
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Das
Strahlengangverschiebungsmittel weist einen gestuften reflektierenden
Spiegel mit einem Stufenteil auf einer reflektierenden Oberfläche davon auf.
Diese einfache Anordnung kann den Strahlengang spezifizierter Teillichtflüsse beliebig ändern.
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Es
ist bevorzugt, dass der Stufenteil des gestuften reflektierenden
Spiegels so angeordnet ist, dass er sich senkrecht zu der Richtung
erstreckt, die der Mittelachse des Farblichtkombiniermittels entspricht.
Diese Anordnung ermöglicht
es, dass der Strahlengang eines Teils der Teillichtflüsse in der Richtung
verschoben wird, die der Mittelachse des Farblichtkombiniermittels
entspricht.
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Es
ist auch bevorzugt, dass der gestufte reflektierende Spiegel eine
erste reflektierende Oberfläche
und eine zweite reflektierende Oberfläche mit unterschiedlichen Höhen aufweist,
wobei die zweite reflektierende Oberfläche an zwei verschiedenen Positionen
angeordnet wird, die jeweils um einen spezifizierten Abstand in
der vorbestimmten Richtung, die der Mittelachse des Farblichtkombiniermittels
entspricht, von einer optischen Achse der Lichtquelle getrennt sind.
Die zwei zweiten reflektierenden Oberflächen ändern jeweils den Strahlengang
der Teillichtflüsse
mit der verhältnismäßig hohen
Lichtintensität.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung weist das Strahlengangverschiebungsmittel
ein transparentes Element auf, das eingerichtet ist, in bezug auf
eine des zweiten Linsenfelds geneigt zu werden. Diese Anordnung
kann den Strahlengang spezifizierter Teillichtflüsse beliebig ändern.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
das optische Beleuchtungssystem ferner auf: ein polarisierendes
Element, das bei einer Position zwischen dem zweiten Linsenfeld
und dem Strahlengangverschiebungsmittel angeordnet ist, wobei das polarisierende
Element aufweist: ein Polarisationsstrahlspalterfeld, das mehrere
Sätze von
Polarisationstrennfilmen und einen reflektierenden Film aufweist,
die parallel zueinander sind, wobei das Polarisationsstrahlspalterfeld
jeden der Mehrzahl von Teillichtflüssen trennt, die durch die
Mehrzahl von kleinen Linsen des zweiten Linsenfelds gelangen, in zwei
Typen von linearen polarisierten Lichtkomponenten, und einen Polarisator,
der Polarisierungsrichtungen der beiden Typen von linearen polarisierten Lichtkomponenten
ausgleicht, die durch das Polarisationsstrahlspalterfeld getrennt
sind, und wobei das Strahlengangverschiebungsmittel einen Teil der Strahlengänge der
beiden Typen von linearen polarisierten Lichtkomponenten verschiebt,
die durch die Mehrzahl von kleinen Linsen gelangen, die in der vorbestimmten
Richtung angeordnet sind und durch das Polarisationsstrahlspalterfeld
von den anderen Strahlengängen
getrennt sind.
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In
dem polarisierenden Element gleicht der Polarisator, nachdem das
Polarisationsstrahlspalterfeld das einfallende Licht in zwei Typen
linear polarisierter Lichtkomponenten zerlegt hat, die Polarisationsrichtungen
dieser beiden Typen linear polarisierter Lichtkomponenten an. Durch
Verschieben eines Teils der Strahlengänge der zwei Typen line ar polarisierter
Lichtkomponenten, die durch das Polarisationsstrahlspalterfeld getrennt
sind, gegenüber
den anderen Strahlengängen
werden die in dem projizierten Bild erzeugten dunklen Linien unauffälliger gemacht.
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Es
ist bevorzugt, dass ein Betrag der Verschiebung, um den der Teil
der Strahlengänge
der beiden Typen von linear polarisierten Lichtkomponenten durch
das Strahlengangverschiebungsmittel gegenüber den anderen Strahlengängen verschoben wird,
in etwa die Hälfte
des Abstands zwischen benachbarten Strahlengängen der zwei Typen linear polarisierter
Lichtkomponenten ist.
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Das
Verschieben des Strahlengangs um etwa die Hälfte des Abstands zwischen
den benachbarten Strahlengängen
der zwei Typen linear polarisierter Lichtkomponenten ermöglicht es,
dass die Strahlengänge
der zwei verschobenen Typen linear polarisierter Lichtkomponenten
und jener der nicht verschobenen zwei Typen linear polarisierter
Lichtkomponenten in im wesentlichen gleichen Intervallen angeordnet
werden. Die Anordnung der vier Strahlengänge an im wesentlichen gleichen
Intervallen macht die auf dem projizierten Bild erzeugten dunklen
Linien höchst
unauffällig.
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Gemäß einer
anderen Anordnung weist die Projektionsanzeigevorrichtung ferner
auf: ein optisches Überlagerungssystem,
das eine Mehrzahl von Teillichtflüssen, die durch das erste Linsenfeld
und das zweite Linsenfeld hindurchtreten, überlagert, um drei Lichtmodulationsmittel
zu beleuchten, wobei das Strahlengangverschiebungsmittel zwischen
dem zweiten Linsenfeld und dem optischen Überlagerungssystem angeordnet
ist.
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Die "vorbestimmte Richtung" in den optischen
Beleuchtungssystemen entspricht jener der Mittelachse des Farblicht kombiniermittels
in der Projektionsanzeigevorrichtung. Die Richtung der Zeilen ist
dementsprechend senkrecht zu jener der Mittelachse.
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Verschiedene
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und der Erläuterung dienende Anordnungen
werden nun nur als Beispiel mit Bezug auf die anliegende Zeichnung
beschrieben. Es zeigen:
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1 das
Prinzip der Erzeugung einer dunklen Linie, wenn ein optisches Integratorsystem
in einer Projektionsanzeigevorrichtung mit einem gekreuzt-dichroitischen
Prisma verwendet wird,
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2 eine
perspektivische Ansicht, die das Aussehen von zwei Linsenfeldern 1 und 2 zeigt,
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3 eine vergrößerte Teilansicht von 1(A-1) und eine Schnittansicht einer xy-Ebene, die
eine Mittelachse 5 eines gekreuzt-dichroitischen Prismas 4 enthält,
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4 schematisch
den Zustand, in dem die Teillichtflüsse, die durch kleine Linsen
hindurchgetreten sind, die auf einer N-ten Spalte in den zwei Linsenfeldern 1 und 2 angeordnet
sind, auf einen Projektionsschirm 7 projiziert werden,
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5 eine
Draufsicht, in der ein Hauptteil einer Projektionsanzeigevorrichtung
1000 gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,
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6 eine
perspektivische Ansicht, die das Aussehen eines ersten Linsenfelds 120 und
eines zweiten Linsenfelds 130 zeigt,
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7 den Aufbau eines polarisierenden Elements 140,
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8 den Aufbau eines gestuften reflektierenden
Spiegels 150 bei der ersten Ausführungsform,
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9 die
Funktion des gestuften reflektierenden Spiegels 150,
-
10 die
Funktion des gestuften reflektierenden Spiegels 150,
-
11 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils des gestuften reflektierenden Spiegels 150 und
des polarisierenden Elements 140 aus 9,
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12 einen
Hauptteil einer Projektionsanzeigevorrichtung 2000 und seines optischen
Beleuchtungssystems bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung,
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13 eine Vorderansicht, worin der Vergleich
zwischen den bei der ersten Ausführungsform und
gemäß einer
dritten Anordnung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist,
verwendeten Linsenfeldern dargestellt ist,
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14 den
Zustand, in dem durch die kleinen Linsen hindurchtretende Teillichtflüsse von
einem gekreuztdichroitischen Prisma 260 durchgelassen werden,
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15 den Vergleich zwischen den polarisierenden
Elementen, die gemäß der ersten
Ausführungsform
und der dritten Anordnung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung
ist, verwendet werden,
-
16 eine Vorderansicht des Vergleichs zwischen
den Linsenfeldern, die bei der ersten Ausführungsform und einer vierten
Anordnung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, verwendet
werden,
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17 schematisch
einen Hauptteil einer Projektionsanzeigevorrichtung,
-
18 eine
teilweise zerlegte perspektivische Ansicht eines gekreuzt-dichroitischen
Prismas 48, und
-
19 ein Problem, das sich im Fall der Verwendung
des gekreuzt-dichroitischen Prismas 48 ergibt.
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Nachfolgend
werden einige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
In den nachstehend erörterten
jeweiligen Ausführungsformen
bezeichnen die z-Richtung die Ausbreitungsrichtung von Licht, die x-Richtung
die von der z-Richtung gesehene 3-Uhr-Richtung und die y-Richtung die 12-Uhr-Richtung,
sofern nichts anderes angegeben wird.
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A. Erste Ausführungsform
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5 zeigt
eine Draufsicht, in der ein Hauptteil einer Projektionsanzeigevorrichtung
1000 als eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Die Projektionsanzeigevorrichtung
1000 weist auf: ein optisches Beleuchtungssystem 100, dichroitische
Spiegel 210 und 212, reflektierende Spiegel 220, 222 und 224,
eine Eintrittslinse 230, eine Relais-Linse 232,
drei Feldlinsen 240, 242 und 244, drei
Flüssigkristall-Lichtventile
(Flüssigkristallfelder) 250, 252 und 254,
ein gekreuzt-dichroitisches Prisma 260 und ein Projektionslinsensystem 270.
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Das
optische Beleuchtungssystem 100 weist auf: eine Lichtquelle 110,
die einen im Wesentlichen parallelen Lichtfluss emittiert, ein erstes
Linsenfeld 120, ein zweites Linsenfeld 130, ein
polarisierendes Element 140, welches das einfallende Licht
in eine vorbestimmte linear polarisierte Lichtkomponente umwandelt,
einen gestuften reflektierenden Spiegel 150 und eine Überlagerungslinse 160.
Das optische Beleuchtungssystem 100 ist ein optisches System, welches
die drei Flüssigkristall-Lichtventile 250, 252 und 254 im
wesentlichen gleichmäßig beleuchtet.
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Die
Lichtquelle 110 weist eine Lichtquellenlampe 112,
die als eine Strahlungslichtquelle zum Aussenden eines Strahlungslichtstrahls
verwendet wird, und einen konkaven Spiegel 114 zum Umwandeln
des von der Lichtquellenlampe 112 abgestrahlten Strahlungslichtstrahls
in einen im wesentlichen parallelen Lichtfluss auf. Ein bevorzugtes
Beispiel des konkaven Spiegels 114 ist ein Parabolreflektor.
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen des ersten Linsenfelds 120 und
des zweiten Linsenfelds 130 zeigt. Das erste Linsenfeld 120 weist
kleine Linsen 122 auf, die jeweils eine im wesentlichen
rechteckige Form aufweisen und in einer Matrix mit M Zeilen und
N Spalten angeordnet sind. In diesem Beispiel sind M = 10 und N
= B. Das zweite Linsenfeld 130 weist auch kleine Linsen
auf, die, entsprechend den kleinen Linsen 122 des ersten Linsenfelds 120,
in einer Matrix mit M Zeilen und N Spalten angeordnet sind. Die
kleinen Linsen 122 unterteilen den von der Lichtquelle 110 (5)
ausgestrahlten Lichtfluss in eine Mehrzahl von (d. h. M × N) Teillichtflüssen und
kondensieren die jeweiligen Teillichtflüsse in der Nähe des zweiten
Linsenfelds 130. Die aus der z-Richtung betrachtete Kontur
jeder kleinen Linse 122 ist so festgelegt, dass sie im
Wesentlichen der Form der Flüssigkristall-Lichtventile 250, 252 und 254 ähnelt. Bei
dieser Ausführungsform ist
das Seitenverhältnis
(das Verhältnis
zwischen der seitlichen Abmessung und der vertikalen Abmessung)
jeder kleinen Linse 122 auf 4 zu 3 gesetzt.
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Das
zweite Linsenfeld 130 hat die Funktion, die zentralen Strahlengänge der
jeweiligen Teillichtflüsse
zur optischen Achse des Systems parallel zu machen. Wenn der von
der Lichtquelle 110 abgestrahlte Lichtfluss zur optischen
Achse des Systems parallel ist, weisen die von den kleinen Linsen 122 des
ersten Linsenfelds 120 ausgegebenen Teillichtflüsse zentrale
Strahlengänge
auf, die zur optischen Achse des Systems parallel sind, so dass
das zweite Linsenfeld 130 fortgelassen werden kann. Wenn
der zentrale Strahlengang des von der Lichtquelle 110 abgestrahlten
Lichts einen bestimmten Winkel in bezug auf die optische Achse des
Systems hat, sind die zentralen Strahlengänge der von den kleinen Linsen 122 ausgegebenen
Teillichtflüsse
jedoch nicht parallel zur optischen Achse des Systems. Die Teillichtflüsse, die
solche geneigten zentralen Strahlengänge haben, können einen
vorbestimmten Zielbereich, d. h. Zielbereiche auf den Flüssigkristall-Lichtventilen 250, 252 und 254 nicht
beleuchten. Dies vermindert den Lichtausnutzungsgrad in der Projektionsanzeigevorrichtung.
Das zweite Linsenfeld 130 konvertiert die Teillichtflüsse mit
zur optischen Achse des Systems geneigten und in die jeweiligen
kleinen Linsen 132 eintretenden zentralen Strahlengängen in
die Teillichtflüsse,
deren zentrale Strahlengänge
zur optischen Achse des Systems parallel sind, wodurch der Lichtausnutzungsgrad
verbessert wird.
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7 zeigt den Aufbau des polarisierenden Elements 140 (5).
Das polarisierende Element 140 weist ein Polarisationsstrahlspalterfeld 141 und eine
Platte 142 mit selektiver Phasendifferenz auf. Das Polarisationsstrahl spalterfeld 141 weist
mehrere säulenförmige transparente
Elemente 143 mit einem Parallelogrammquerschnitt auf, die
miteinander verbunden sind. Polarisationstrennfilme 144 und
reflektierende Filme 145 sind abwechselnd an den Grenzflächen der
transparenten Elemente 143 gebildet. Um zu ermöglichen,
dass der Polarisationstrennfilm 144 und der reflektierende
Film 145 abwechselnd angeordnet werden, wird das Polarisationsstrahlspalterfeld 141 hergestellt,
indem eine Mehrzahl von Schichtgläsern mit diesen darauf ausgebildeten
Filmen gebondet werden und die gebondeten Schichtgläser schräg unter
einem vorbestimmten Winkel geschnitten werden.
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Das
durch das erste Linsenfeld 120 und das zweite Linsenfeld 130 hindurchtretende
Licht mit zufälligen
Polarisationsrichtungen wird durch den Polarisationstrennfilm 144 in
s-polarisiertes Licht und p-polarisiertes Licht zerlegt. Das s-polarisierte
Licht wird von dem Polarisationstrennfilm 144 im wesentlichen
unter einem rechten Winkel reflektiert und weiter vom reflektierenden
Film 145 senkrecht reflektiert, während das p-polarisierte Licht
durch den Polarisationstrennfilm 144 hindurchtritt. Die
Platte 142 mit selektiver Phasendifferenz ist ein optisches
Element mit λ/2-Phasendifferenzschichten 146,
die auf den Lichtaustrittsflächen
des durch die Polarisationstrennfilme 144 hindurchtretenden
Lichts angeordnet sind. Es gibt keine λ/2-Phasendifferenzschichten
auf den Lichtaustrittsflächen
des von den reflektierenden Filmen 145 reflektierten Lichts.
Die λ/2-Phasendifferenzschicht 146 wandelt
dementsprechend das vom Polarisationstrennfilm 144 durchgelassene
p-polarisierte Licht in s-polarisiertes Licht um. Dadurch werden
die Lichtflüsse
zufälliger
Polarisationsrichtungen, die in das polarisierende Element 140 eintreten,
zum größten Teil
in s-polarisiertes Licht umgewandelt.
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Wie
in 7(A) klar dargestellt ist, ist
die Position des Zentrums des von einem Polarisationstrennfilm 144 des
polarisierenden Elements 140 abgestrahlten s-polarisierten
Lichts (d. h. die Position des Zentrums, wenn die zwei Strahlen
s-polarisierten Lichts als ein Satz von Lichtflüssen angesehen werden) in x-Richtung
gegenüber
dem Zentrum des einfallenden zufälligen
Lichtflusses (s-polarisiertes
Licht + p-polarisiertes Licht) verschoben. Die Verschiebung ist
gleich der Hälfte
einer Breite Wp der λ/2-Phasendifferenzschicht 146 (d.
h. die Hälfte
der Breite des Polarisationstrennfilms 144 in x-Richtung). Wie
in 5 dargestellt ist, ist die optische Achse der Lichtquelle 110 (durch
die strich-doppelpunktierte Linie dargestellt) dementsprechend hinter
dem polarisierenden Element 140 um einen Abstand, der gleich Wp/2
ist, gegenüber
der optischen Achse des Systems (durch die strichpunktierte Linie
dargestellt) verschoben.
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Bei
der in 5 dargestellten Projektionsanzeigevorrichtung
wird der von der Lichtquelle 110 abgestrahlte parallele
Lichtfluss durch das erste Linsenfeld 120 und das zweite
Linsenfeld 130 in dem optischen Integratorsystem in eine
Mehrzahl von Teillichtflüssen
zerlegt. Die kleinen Linsen 122 des ersten Linsenfelds 120 kondensieren
die jeweiligen Teillichtflüsse
in der Nähe
der Polarisationstrennfilme 144 des polarisierenden Elements 140 (siehe 7). Die vom polarisierenden Element 140 ausgegebenen Teillichtflüsse werden
von dem gestuften reflektierenden Spiegel 150 reflektiert.
Der Aufbau und die Funktion des gestuften reflektierenden Spiegels 150 werden
später
beschrieben. Die Überlagerungslinse 160 hat
die Funktion des optischen Überlagerungssystems,
das die mehreren Teillichtflüsse
auf den Flüssigkristall-Lichtventilen 250, 252 und 254,
d. h. auf den zu beleuchtenden Bereichen, überlagert und kondensiert.
Dies ermöglicht
es, dass die jewei ligen Flüssigkristall-Lichtventile 250, 252 und 254 in
einer im Wesentlichen gleichmäßigen Weise
beleuchtet werden.
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Die
zwei dichroitischen Spiegel 210 und 212 haben
die Funktion des Farblichttrennmittels, das einen von der Überlagerungslinse 160 kondensierten Strahl
weißen
Lichts in drei farbige Strahlen Rot, Grün und Blau zerlegt. Der erste
dichroitische Spiegel 210 lässt ein rote Lichtkomponente
des vom optischen Beleuchtungssystem 100 emittierten weißen Lichtflusses
durch, während
er eine blaue Lichtkomponente und eine grüne Lichtkomponente reflektiert. Das
vom ersten dichroitischen Spiegel 210 durchgelassene rote
Licht wird vom reflektierenden Spiegel 220 reflektiert,
tritt durch die Feldlinse 240 und erreicht schließlich das
Flüssigkristall-Lichtventil 250 für rotes
Licht. Die Feldlinse 240 hat die Funktion, die vom polarisierenden
Element 140 ausgegebenen Teillichtflüsse in Lichtflüsse umzuwandeln,
die zu den zentralen Strahlengängen
der Teillichtflüsse
parallel sind. Die vor den anderen Flüssigkristall-Lichtventilen
angeordneten Feldlinsen 242 und 244 haben dieselbe
Funktion. Das vom ersten dichroitischen Spiegel 210 reflektierte
grüne Licht
wird wieder vom zweiten dichroitischen Spiegel 212 reflektiert,
tritt durch die Feldlinse 242 und erreicht schließlich das
Flüssigkristall-Lichtventil 252 für grünes Licht.
Das vom ersten dichroitischen Spiegel 210 reflektierte
blaue Licht wird vom zweiten dichroitischen Spiegel 212 durchgelassen,
tritt durch das Relaislinsensystem unter Einschluss des Eintrittslinse 230,
der Relais-Linse 232 und der reflektierenden Spiegel 222 und 224,
tritt durch die Feldlinse (Austrittslinse) 244 und erreicht schließlich das
Flüssigkristall-Lichtventil 254 für blaues
Licht. Das Relais-Linsensystem wird für die blaue Lichtkomponente
verwendet, die einen längeren Strahlengang
hat als die andere Farblichtkomponenten, um eine Verringerung des
Lichtausnutzungsgrads zu verhindern.
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Die
drei Flüssigkristall-Lichtventile 250, 252 und 254 haben
die Funktionen der Lichtmodulationsmittel, die jeweils die drei
Farbstrahlen zu gegebenen Bildinformationen (einem gegebenen Bildsignal)
modulieren, um Bilder zu erzeugen. Das gekreuzt-dichroitische Prisma 260 hat
die Funktion des Farblichtkombiniermittels, das die drei Farbstrahlen kombiniert
und ein Farbbild erzeugt. Der Aufbau des dichroitischen Prismas 260 ist
mit dem in den 18 und 19 beschriebenen
identisch. Das gekreuzt-dichroitische Prisma 260 weist
einen mehrschichtigen dielektrischen Film zum Reflektieren roten
Lichts und einen anderen mehrschichtigen dielektrischen Film zum
Reflektieren blauen Lichts auf, die im Wesentlichen X-förmig auf
einer Grenzfläche
von vier rechtwinkligen Prismen angeordnet sind. Diese mehrschichtigen
dielektrischen Filme kombinieren die drei Farbstrahlen zur Erzeugung
zusammengesetzten Lichts, das zum Projizieren eines Farbbilds verwendet
wird. Das von dem gekreuztdichroitischen Prisma 260 erzeugte
zusammengesetzte Licht wird an das Projektionslinsensystem 270 ausgegeben.
Das Projektionslinsensystem 270 hat die Funktion des optischen
Projektionssystems, welches das zusammengesetzte Licht auf einen
Projektionsbildschirm 300 projiziert, um ein Farbbild anzuzeigen.
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Die
in 5 dargestellte Projektionsanzeigevorrichtung 1000 ist
durch den gestuften reflektierenden Spiegel 150 gekennzeichnet. 8(A) ist eine Vorderansicht, und die 8(B) und (C) sind jeweilige Draufsichten, welche
den Aufbau des gestuften reflektierenden Spiegels 150 zeigen.
Die 8(B) und (C) sind von der Seite
von 8(A) dargestellt. Der gestufte
reflektierende Spiegel 150 hat zwei lange streifenartige
Teilspiegel 154, die an einem ebenen Hauptspiegel 152 angebracht
sind. Die zwei Teilspiegel 154 sind in im wesentlichen
symmetrischen Höhen
vom Hö henzentrum
des Hauptspiegels 152 horizontal gebondet. Diese Spiegel
können
totalreflektierende Spiegel oder Kaltspiegel sein, die Wärmeenergie
durchlassen. Diese Spiegel können
ferner die Funktion haben, Ultraviolettstrahlen sowie Wärmeenergie
durchzulassen. Der gestufte reflektierende Spiegel 150,
der die Funktion hat, Wärmeenergie
und Ultraviolettstrahlen durchzulassen, verringert die Beeinträchtigung
von Polarisatoren und anderen Elementen, die im Allgemeinen in den Flüssigkristall-Lichtventilen 250, 252 und 254 enthalten
sind, durch die Wärme-
oder Ultraviolettstrahlen.
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Die 9 und 10 zeigen
die Funktion des gestuften reflektierenden Spiegels 150. 10 ist
eine Schnittansicht in einer xy-Ebene, einschließlich der Linie A-A aus 9.
Zwei zentrale Strahlengänge
sind durch die durchgezogene Linie und die strichpunktierte Linie
in den 9 und 10 dargestellt. Die durchgezogenen
Linien stellen den zentralen Strahlengang des vom Teilspiegel 154 reflektierten
Lichts dar, während
die strichpunktierte Linie den zentralen Strahlengang des vom Hauptspiegel 152 reflektierten
Lichts darstellt. Wie anhand dieser Darstellungen klar verständlich ist,
verlaufen die beiden Strahlengänge
der Teillichtflüsse
durch die kleinen Linsen, die in derselben Spalte (an derselben
Position in x-Richtung) angeordnet sind, jedoch in verschiedenen
Zeilen (an verschiedenen Positionen in y-Richtung) in den Linsenfeldern 120 und 130 existieren.
Wie in 9 dargestellt ist, wird der durch die durchgezogene
Linie dargestellte Strahlengang von dem gestuften reflektierenden
Spiegel 150 reflektiert und in x-Richtung in bezug auf
den durch die strichpunktierte Linie dargestellten Strahlengang
verschoben.
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Der
gestufte reflektierende Spiegel 150 verschiebt den zentralen
Strahlengang des vom Teilspiegel 154 reflektierten Lichts,
der durch die durchgezogene Linie dargestellt ist, in bezug auf
den zentralen Strahlengang des vom Hauptspiegel 152 reflektierten
Lichts, der durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist. Dies
bedeutet, dass der reflektierende Spiegel 150 unter den
Teillichtflüssen,
die durch die kleinen Linsen hindurchtreten, die in derselben Spalte
in den Linsenfeldern 120 und 130 angeordnet sind, die
vom Teilspiegel 154 reflektierten Teillichtflüsse gegenüber den
vom Hauptspiegel 152 reflektierten Teillichtflüssen in
x-Richtung verschiebt.
Diese Struktur bewirkt, dass diese beiden Gruppen von Teillichtflüssen an
verschiedenen Positionen in x-Richtung in die Überlagerungslinse 160 eintreten
und dadurch verschiedene Einfallswinkel auf dem Flüssigkristall-Lichtventil 252 haben.
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Die
beiden Gruppen von Teillichtflüssen,
die unter verschiedenen Einfallswinkeln in das Flüssigkristall-Lichtventil 252 eintreten,
werden durch das Flüssigkristall-Lichtventil 252 moduliert
und treten anschließend
durch das gekreuzt-dichroitische Prisma 260 hindurch. Mit
Bezug auf 9 sei bemerkt, dass der zentrale
Strahlengang des vom Hauptspiegel 152 reflektierten Teillichtflusses
und jener des vom Teilspiegel 154 reflektierten Teillichtflusses
verschiedene Einfallswinkel auf dem gekreuzt-dichroitischen Prisma 260 haben
und an verschiedenen Positionen in Bezug auf die Mittelachse 262 des
gekreuzt-dichroitischen Prismas 260 durch dieses hindurchtreten.
Wie zuvor in dem ersten und dem zweiten Prinzip erörtert wurde,
werden dunkle Linien an verschiedenen Positionen gebildet, wenn
die zentralen Strahlengänge
der Teillichtflüsse
unter verschiedenen Winkeln durch das gekreuzt-dichroitische Prisma 260 hindurchtreten
oder wenn die zentralen Strahlengänge der Teillichtflüsse hinsichtlich
der Position in bezug auf die Mittelachse 262 des gekreuzt-dichroitischen
Prismas 260 verschieden sind. Die Struktur der Ausführungsform
verhindert dementsprechend, dass die von den jeweiligen Teillichtflüs sen, die
durch die M kleinen Linsen hindurchtreten, welche in derselben Spalte
ausgerichtet sind, gebildeten dunklen Linien in einer Ebene konvergiert
werden, wodurch die dunklen Linien ausreichend unauffällig gemacht
werden.
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11 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils des gestuften reflektierenden Spiegels 150 und des
polarisierenden Elements 140 aus 9. Das polarisierende
Element 140 wandelt die einfallenden Lichtflüsse mit
zufällig
polarisierten Lichtkomponenten in s-polarisierte Lichtflüsse um.
Der Abstand L zwischen dem zentralen Strahlengang des über den Polarisationstrennfilm 144 und
die λ/2-Phasendifferenzschicht 146 ausgegebenen
s-polarisierten Lichtflusses und dem zentralen Strahlengang des über den
Polarisationstrennfilm 144 und den reflektierenden Film 145 ausgegebenen
s-polarisierten Lichtflusses √2
ist Mal so lang wie der Abstand W zwischen dem Polarisationstrennfilm 144 und
dem reflektierenden Film 145. Diese Beziehung zwischen
L und W wird der Tatsache zugeschrieben, dass der Polarisationstrennfilm 144 und
der reflektierende Film 145 unter 45 Grad zur Lichteintrittsfläche geneigt
sind. Wie aus der Darstellung klar ersichtlich ist, ist diese Beziehung
dem durch die durchgezogene Linie dargestellten zentralen Strahlengang
des s-polarisierten Lichtflusses und dem durch die strichpunktierte
Linie dargestellten zentralen Strahlengang des s-polarisierten Lichtflusses
gemeinsam.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die Dicke h des Teilspiegels 154 auf die Hälfte des
Abstands W zwischen dem Polarisationstrennfilm 144 und
dem reflektierenden Film 145 gelegt. Der gestufte reflektierende
Spiegel 150 ist unter 45 Grad zur optischen Achse des Systems
geneigt. Die durch die durchgezogene Linie und die strichpunktierte
Linie dargestellten zentralen Strahlengänge weisen demgemäß verschiedene
Positionen in x-Richtung auf, nachdem die Lichtflüsse von
dem gestuften reflektierenden Spiegel 150 reflektiert wurden.
Insbesondere sind vier zentrale Strahlengänge in identischen Intervallen
mit dem Abstand L/2 in x-Richtung angeordnet.
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Die
Teillichtflüsse,
die unter verschiedenen Einfallswinkeln in das Flüssigkristall-Lichtventil 252 eintreten,
werden durch das Flüssigkristall-Lichtventil 252 moduliert
und treten anschließend
durch das gekreuzt-dichroitische Prisma 260. Wiederum mit
Bezug auf 9 sei bemerkt, dass die vier
zentralen Strahlengänge,
die gegeneinander durch den gestuften reflektierenden Spiegel 150 verschoben
sind, verschiedene Einfallswinkel aufweisen, wenn sie in das gekreuzt-dichroitische
Prisma 260 eintreten, und bei verschiedenen Positionen
in bezug auf die Mittelachse 262 des gekreuzt-dichroitischen
Prismas 260 durch dieses hindurchtreten. Wie zuvor im ersten
und im zweiten Prinzip erörtert
wurde, werden dunkle Linien an verschiedenen Positionen gebildet,
wenn die zentralen Strahlengänge
der Teillichtflüsse
verschiedene Einfallswinkel haben und unter verschiedenen Winkeln
durch das gekreuzt-dichroitische Prisma 260 hindurchtreten
oder wenn die zentralen Strahlengänge der Teillichtflüsse in Bezug
auf die Mittelachse 262 des gekreuzt-dichroitischen Prismas 260 verschiedene
Positionen haben. Die Struktur der Ausführungsform verhindert dementsprechend,
dass die durch die jeweiligen Teillichtflüsse, die durch die M kleinen Linsen
hindurchtreten, welche in derselben Richtung von Spalten angeordnet
sind, gebildeten dunklen Linien an einem Ort konvergiert werden,
wodurch die dunklen Linien ausreichend unauffällig gemacht werden.
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Wie
anhand der Beschreibung in bezug auf 9 klar verständlich sein
wird, werden, wenngleich die Anwendung des gestuften reflektierenden Spiegels 150 auf
das optische Beleuchtungssystem unter Einschluss des optischen Integratorsystems die
dunklen Linien unauffällig
macht, diese durch die Verwendung des polarisierenden Elements noch
unauffälliger
gemacht. Dies wird dem folgenden Grund zugeschrieben. Die Anwendung
des gestuften reflektierenden Spiegels 150 auf das optische
Beleuchtungssystem unter Einschluss des optischen Integratorsystems
bewirkt, dass die zentralen Strahlengänge der Teillichtflüsse, die
durch die kleinen Linsen hindurchtreten, die in derselben Spalte
(an derselben Position in x-Richtung) in den Linsenfeldern 120 und 130 angeordnet
sind, zu zwei verschiedenen Positionen in x-Richtung verschoben werden, wodurch
die dunklen Linien zu zwei verschiedenen Stellen getrennt werden.
Das polarisierende Element bewirkt, dass die zentralen Strahlengänge der
Teillichtflüsse, die
durch die kleinen Linsen hindurchtreten, welche in derselben Spalte
(an derselben Position in x-Richtung) in den Linsenfeldern 120 und 130 angeordnet sind,
zu vier verschiedenen Positionen in x-Richtung verschoben werden,
wodurch die dunklen Linien zu vier verschiedenen Stellen getrennt
werden.
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Die
Dicke h der Teilspiegel 154 ist so festgelegt, dass bewirkt
wird, dass ein Abstand 1 von dem Abstand L verschieden
ist, wobei der Abstand 1 zwischen dem zentralen Strahlengang
des vom gestuften reflektierenden Spiegel 150 in z-Richtung abgelenkten
Teillichtflusses und dem zentralen Strahlengang des nicht in z-Richtung
abgelenkten Teillichtflusses von den Teillichtflüssen gegeben ist, die durch
die kleinen Linsen hindurchtreten, welche in derselben Spalte existieren,
während
der Abstand L zwischen dem zentralen Strahlengang des vom Polarisationstrennfilm 144 und
der λ/2-Phasendifferenzschicht 146 ausgegebenen
s- polarisierten
Lichtflusses und dem zentralen Strahlengang des vom Polarisationstrennfilm 144 und
vom reflektierenden Film 145 ausgegebenen s-polarisierten
Lichtflusses gegeben ist. Wenn die Dicke h insbesondere so festgelegt wird,
dass sie 1 = L/2 erfüllt,
wie in 11 dargestellt ist, haben die
getrennten Positionen der auf den Bildschirm projizierten dunklen
Linien den maximalen Abstand, so dass die dunklen Linien höchst unauffällig gemacht
sind.
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Die
Position und die Breite der beiden Teilspiegel 154 in der
in 8 dargestellten Höhenrichtung
werden so festgelegt, dass die Teilspiegel 154 an der Position
vorhanden sind, an der der von der Lichtquelle 110 emittierte
Lichtfluss die größte Intensität hat. Die
Lichtintensität
des Teillichtflusses, der durch die kleine Linse hindurchtritt,
die innerhalb einer Brennweite f des konkaven Spiegels 114 vom
Höhenzentrum
der Linsenfelder 120 und 130 existiert, ist größer als
die Lichtintensitäten
der Teillichtflüsse, die
an den anderen Höhen
durch die kleinen Linsen hindurchtreten. Es ist dementsprechend
wirkungsvoll, dass die Teilspiegel 154 des gestuften reflektierenden
Spiegels 150 so eingestellt werden, dass die optische Achse
des Lichts verschoben wird, das durch den Bereich hindurchtritt,
von dem der Teillichtfluss mit der größeren Lichtintensität reflektiert
wird. Die Breite der Teilspiegel 154 (die Abmessung in
Höhenrichtung)
kann größer festgelegt
werden als in 8 dargestellt ist. Die
dunklen Linien auf dem Projektionsschirm sind auffällig, wenn
die Lichtmenge der dunklen Linien kleiner oder gleich etwa 95% der Lichtmenge
des anderen Teils wird. Die dunklen Linien, die eine Lichtmenge über dem
Bereich von etwa 98 bis 97% aufweisen, sind nicht sehr auffällig. Es
ist demgemäß bevorzugt,
dass die Breite der Teilspiegel 154 so eingestellt wird,
dass bewirkt wird, dass die Lichtmenge der durch Projizieren der
Mittelachse des gekreuzt-dichroitischen Prismas 260 gebildeten dunklen Linien
nicht kleiner als etwa 98% der Lichtmenge des anderen Teils ist.
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Der
in 8 dargestellte gestufte reflektierende
Spiegel 150 hat die Zweistufenstruktur mit dem Hauptspiegel 152 und
den Teilspiegeln 154. Ein mehrfach gestufter reflektierender
Spiegel mit einer Struktur mit drei oder mehr Stufen kann auch anwendbar
sein.
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B. Zweite Ausführungsform
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12 zeigt
einen Hauptteil einer Projektionsanzeigevorrichtung 2000 und ihres
optischen Beleuchtungssystems als eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. 12 entspricht 9 gemäß der ersten
Ausführungsform.
Die zweite Ausführungsform
verwendet an Stelle des gestuften reflektierenden Spiegels 150 gemäß der ersten
Ausführungsform
einen herkömmlichen
flachen reflektierenden Spiegel 156 und weist planare transparente Elemente 158 auf,
die zwischen dem polarisierenden Element 140 und dem reflektierenden
Spiegel 156 angeordnet sind. Die anderen Bestandteile der
zweiten Ausführungsform
sind mit jenen der Projektionsanzeigevorrichtung 1000 gemäß der ersten
Ausführungsform
identisch. Die transparenten Elemente 158 können an
einer beliebigen Stelle zwischen dem zweiten Linsenfeld 130 und
der Überlagerungslinse 160,
beispielsweise zwischen dem reflektierenden Spiegel 156 und
der Überlagerungslinse 160,
angeordnet werden.
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Zwei
transparente Elemente 158 sind an der Höhe angeordnet, die den zwei
in 8 dargestellten Teilspiegeln 154 entspricht.
Die Abmessung der transparenten Elemente 158 in Höhenrichtung gleicht
im wesentlichen jener der Teilspiegel 154 (8),
wie in der ersten Ausführungsform
erörtert wurde.
Die Mittelachse 262 des gekreuzt-dichroitischen Prismas 260 erstreckt
sich in die zur Blattfläche
aus 12 senkrechte Richtung. Die transparenten Elemente 158 sind
um die der Mittelachse 262 des gekreuzt-dichroitischen
Prismas 260 entsprechende Richtung gedreht und gegen die
Ebene des Linsenfelds 120 und 130 geneigt eingestellt.
Die transparenten Elemente 158 können aus Tafelglas oder tafelartigem
optischem Glas bestehen.
-
Wie
bekannt ist, haben die planaren transparenten Elemente 158 die
Funktion, die Strahlengänge
der Strahlen zu verschieben, die schräg zu im wesentlichen parallelen
Positionen eintreten. Die zwei transparenten Elemente 158 sind
jeweils an den Positionen aufgestellt, die den zwei Teilspiegeln 154 entsprechen.
Der Strahlengang des durch das transparente Element 158 hindurchtretenden
Strahls ist parallel verschoben, wie in 12 durch
die strichpunktierte Linie dargestellt ist. Der durch die durchgezogene
Linie dargestellte Strahl tritt andererseits nicht durch das transparente
Element 158 hindurch und hält den Strahlengang unverändert.
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Sowohl
der gestufte reflektierende Spiegel 150 der ersten Ausführungsform
als auch die transparenten Elemente 158 der zweiten Ausführungsform
haben die Funktion des Strahlengangverschiebungsmittels, das den
Strahlengang eines Teils der Teillichtflüsse unter einer Mehrzahl von
Teillichtflüssen,
die durch dieselbe Spalte in den Linsenfeldern 120 und 130 hindurchtreten,
gegenüber
dem Strahlengang der anderen Teillichtflüsse verschiebt. Diese Elemente
und die Überlagerungslinse 160 haben
die Funktion des Strahlengangwinkeländerungsmittels, das bewirkt,
dass der Einfallswinkel des Strahlengangs eines Teils der Teillichtflüsse, die
in das gekreuzt-dichroitische Prisma 260 eintreten, unter
einer Mehrzahl von Teillichtflüssen,
die durch dieselbe Spalte in den Linsenfeldern 120 und 130 hindurchtreten,
von dem Ein fallswinkel des Strahlengangs der anderen Teillichtflüsse verschieden
ist. Die Verschiebung des Strahlengangs durch das Strahlengangverschiebungsmittel
ist so festgelegt, dass sie zumindest von dem Abstand zwischen den
zwei linear polarisierten Lichtkomponenten, die durch das polarisierende
Element 140 getrennt sind, verschieden ist. Bei der zweiten
Ausführungsform
kann der Verschiebungsbetrag des Strahlengangs geregelt werden,
indem der Brechungsindex, der Neigungswinkel und die Dicke der transparenten
Elemente 158 eingestellt werden.
-
Andere
Elemente als der gestufte reflektierende Spiegel und die transparenten
Elemente können
als das Strahlengangverschiebungsmittel verwendet werden. Verschiedene
Typen von Elementen können
in Kombination als das Strahlengangverschiebungsmittel verwendet
werden.
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C. Dritte Anordnung
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13 zeigt eine Vorderansicht, in der der Vergleich
zwischen den Linsenfeldern 120 und 130 der ersten
Ausführungsform
und Linsenfeldern 124 und 134, die in einer Projektionsanzeigevorrichtung 3000
einer dritten Anordnung verwendet werden, dargestellt ist. Die dritte
Anordnung verwendet diese Linsenfelder 124 und 134 und
weist an Stelle des gestuften reflektierenden Spiegels 150 einen
herkömmlichen
flachen reflektierenden Spiegel auf. Die Projektionsanzeigevorrichtung
3000 der dritten Anordnung hat, abgesehen von diesen Elementen und
einer Modifikation des polarisierenden Elements, die später erörtert wird,
den gleichen Aufbau wie die Projektionsanzeigevorrichtung 1000 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Wie
in 13(B) dargestellt ist, sind
in den Linsenfeldern 124 und 134 der dritten Anordnung kleine
Linsen in der vierten Zeile und der siebten Zeile aus zehn Zeilen
kleiner Linsen jeweils nach rechts und nach links gegenüber den
anderen Zeilen verschoben. Die kleinen Linsen in der vierten Zeile
sind um einen Verschiebungsbetrag d gegenüber den anderen Zeilen nach
rechts verschoben, während
die kleinen Linsen in der siebten Zeile um den Verschiebungsbetrag
d gegenüber
den anderen Zeilen nach links verschoben sind.
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Die
vierte Zeile und die siebte Zeile befinden sich jeweils an Positionen,
die gegenüber
dem Zentrum der Linsenfelder in Höhenrichtung um die Brennweite
f des konkaven Spiegels 114 getrennt sind. Wie zuvor erörtert wurde,
hat der Teillichtfluss, der durch diese Höhe hindurchtritt, eine größere Lichtintensität als die
Teillichtflüsse,
die durch die anderen Höhen
hindurchtreten. Durch Verschieben der kleinen Linsen in diesen Zeilen
nach rechts oder nach links wird der Einfallswinkel der Teillichtflüsse geändert, die
in das gekreuzt-dichroitische Prisma 260 eintreten, nachdem
sie durch diese kleinen Linsen hindurchgetreten sind. Dieser Zustand
wird in bezug auf 14 detailliert beschrieben.
In der Darstellung aus 14 ist ein Teil der Bestandteile
(beispielsweise ein später
erörtertes
polarisierendes Element 148) der Projektionsanzeigevorrichtung
3000 dieser Anordnung im Interesse der Klarheit der Erklärung fortgelassen.
Nur die dritte und die vierte Zeile im zweiten Linsenfeld 134 sind
in 14 dargestellt. Wie in 14 klar
ersichtlich ist, laufen die Teillichtflüsse, die durch die kleinen
Linsen in diesen Zeilen hindurchtreten, unter verschiedenen Winkeln
durch das gekreuzt-dichroitische Prisma 260 und bewirken, dass
dunkle Linien DLd und DLe an verschiedenen Positionen gebildet werden.
Diese Struktur divergiert demgemäß die Positionen
der auf dem Projektionsschirm 300 gebildeten dunklen Linien
und macht die dunklen Linien ausreichend unauffällig. Dieses Ergebnis beruht
auf dem zuvor erörterten
zweiten Prinzip.
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Es
ist bevorzugt, dass der Verschiebungsbetrag d der kleinen Linsen
in der vierten Zeile und der siebten Zeile auf etwa ein Drittel
der Breite P jeder kleinen Linse gesetzt ist. Dies bewirkt, dass
die kleinen Linsen in der vierten Zeile gegenüber den kleinen Linsen in der
siebten Zeile verschoben werden, und trennt die Positionen der auf
dem Projektionsschirm gebildeten dunklen Linien, wodurch die dunklen
Linien ausreichend unauffällig
gemacht werden.
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15 zeigt den Vergleich zwischen dem bei
der ersten Ausführungsform
verwendeten polarisierenden Element 140 und jenem, das
in der dritten Anordnung anwendbar ist. 15(A) ist
eine Draufsicht des zweiten Linsenfelds 130 und des polarisierenden
Elements 140 gemäß der ersten
Ausführungsform,
und 15(B) ist eine Vorderansicht
des polarisierenden Elements 140 der ersten Ausführungsform.
Mit Bezug auf diese Darstellungen sei bemerkt, dass das Polarisationsstrahlspalterfeld 141 und
die Platte 142 mit selektiver Phasendifferenz des polarisierenden
Elements 140 so angeordnet sind, dass sich die Bestandteile
davon (transparente Elemente und λ/2-Phasendifferenzplatten),
von vorne gesehen, in vertikaler Richtung erstrecken.
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Falls
die in 13(B) dargestellten Linsenfelder 124 und 134 verwendet
werden, ist ein in 15(C) oder 15(D) dargestelltes polarisierendes Element anwendbar.
Ein in 15(C) dargestelltes polarisierendes
Element 148 hat ein Polarisationsstrahlspalterfeld und
eine Platte mit selektiver Phasendifferenz, die an den Positionen,
die den verschobenen Zeilen in den Linsenfeldern 124 und 134 entsprechen,
um einen Verschiebungsbetrag d verschoben sind. Ein in 15(D) dargestelltes polarisierendes Element 149 hat
andererseits ein Polarisationsstrahlspalterfeld und eine Platte
mit selektiver Phasendifferenz, die so angeordnet sind, dass sie sich,
von vorne betrachtet, in horizontaler Richtung erstrecken. Die in 15(D) dargestellte Anordnung, die sich in horizontaler
Richtung erstreckt, ermöglicht es,
dass das gleiche polarisierende Element verwendet wird, selbst wenn
der Verschiebungsbetrag d der Zeilen in dem Linsenfeld geändert wird.
Zu diesem Zweck ist eine ausreichend große Breite für das polarisierende Element
von 15(D) erforderlich.
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D. Vierte Anordnung
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16 zeigt eine Vorderansicht, in der der Vergleich
zwischen den Linsenfeldern 120 und 130 der ersten
Ausführungsform
und Linsenfeldern 126 und 136, die in einer vierten
Anordnung verwendet werden, dargestellt ist. Die vierte Anordnung
hat, abgesehen davon, dass diese Linsenfelder 126 und 136 und
ein polarisierendes Element, das für die Linsenfelder geeignet
ist, in der vierten Anordnung verwendet werden, die gleiche Struktur
wie die dritte Anordnung. Das in der vierten Anordnung anwendbare
polarisierende Element kann jenem der in 15 dargestellten
dritten Anordnung ähneln
und wird hier demgemäß nicht
spezifisch beschrieben.
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Wie
in 16(B) dargestellt ist, sind
in den Linsenfeldern 126 und 136 der vierten Anordnung
die jeweiligen Zeilen kleiner Linsen in aufeinander folgender Weise
verschoben. Die erste, die vierte, die siebte und die zehnte Zeile
sind an einer identischen Position angeordnet, während die zweite, die fünfte und
die achte Zeile sowie die dritte, die sechste und die neunte Zeile
an identischen Positionen angeordnet sind. Wenn die Position der
ersten Zeile als die Referenzposition definiert ist, sind die zweite,
die fünfte
und die achte Zeile gegenüber
der ersten Zeile um einen Verschiebungsbetrag d nach rechts verschoben.
Die dritte, die sechste und die neunte Zeile sind andererseits gegenüber der
ersten Zeile um den Verschiebungsbetrag d nach links verschoben.
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Es
ist bevorzugt, dass der Verschiebungsbetrag d so festgelegt ist,
dass er etwa ein Drittel der Breite P jeder kleinen Linse ist. Dies
führt dazu,
dass nur zwei Fünftel
von zehn Zeilen in vertikaler Richtung (d. h. in Spaltenrichtung) überlappt
werden. Wie zuvor erörtert
wurde, projiziert eine Mehrzahl kleiner Linsen, die in derselben
Spalte angeordnet sind, die Mittelachse des gekreuztdichroitischen
Prismas 260 an dieselbe Position auf dem Projektionsschirm,
so dass eine dunkle Linie gebildet wird. Die Verschiebung der Zeilen
des Linsenfelds nach rechts oder nach links, um die Anzahl der Zeilen
zu verringern, die einander auf derselben Spalte in dem Linsenfeld überlappen,
auf höchstens
etwa zwei Fünftel
bewirkt, dass die auf dem Projektionsschirm 300 gebildeten dunklen
Linien ausreichend unauffällig
werden.
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Es
ist bevorzugter, dass der Verschiebungsbetrag d auf etwa ein Viertel
der Breite P jeder kleinen Linse gelegt wird. Im Allgemeinen ist
es bevorzugt, dass die jeweiligen Zeilen um den Verschiebungsbetrag
d im Bereich von etwa einem Drittel bis einem Fünftel der Breite P jeder kleinen
Linse nach links oder nach rechts verschoben werden.
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Einige
Variationen in den beiden Linsenfeldern und dem polarisierenden
Element wie bei der dritten und der vierten Anordnung ermöglichen,
dass die durch Projizieren der Mittelachse des gekreuzt-dichroitischen
Prismas 260 auf den Projektionsschirm 300 gebildeten
dunklen Linien ausreichend unauffällig sind.
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Die
Erfindung, die dazu dient, die dunklen Linien unauffällig zu
machen, ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen oder Modi beschränkt, sondern
es können
viele Modifikationen, Änderungen und
Abweichungen vorgenommen werden.
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Die
Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung weist auf:
ein optisches Beleuchtungssystem, das Licht abstrahlt, drei Lichtmodulationsmittel,
die jeweils drei Farbstrahlen auf der Grundlage gegebener Bildsignale
modulieren, ein Farblichtkombiniermittel, das zwei dichroitische
Filme, die X-förmig
angeordnet sind, und eine Mittelachse, die einer Position entspricht,
an der die beiden dichroitischen Filme einander kreuzen, aufweist,
wobei das Farblichtkombiniermittel die drei jeweils durch die drei
Lichtmodulationsmittel modulierten Farbstrahlen kombiniert und das
zusammengesetzte Licht in einer gemeinsamen Richtung ausgibt, und ein
Projektionsmittel, das das vom Farblichtkombiniermittel ausgegebene
zusammengesetzte Licht auf eine Projektionsfläche projiziert. Das optische
Beleuchtungssystem weist ein teilendes und überlagerndes optisches System
auf, das einen Lichtfluss zumindest in einer vorbestimmten Richtung,
entsprechend der Mittelachse des Farblichtkombiniermittels in eine
Mehrzahl von Teillichtflüssen
mindestens einer Spalte zerlegt und die Mehrzahl von Teillichtflüssen auf
jedem Lichtmodulationsmittel überlagert.
Das teilende und überlagernde
optische System ist so aufgebaut, dass eine Position, an der die
Mittelachse des Farblichtkombiniermittels durch einen Teil der Teillichtflüsse unter
der Mehrzahl von Teillichtflüssen in
einer Spalte auf die Projektionsfläche projiziert wird, gegenüber einer
Position, an der die Mittelachse durch die anderen Teillichtflüsse in einer
Richtung, die von jener verschieden ist, die der Mittelachse des Farblichtkombiniermittels
entspricht, projiziert wird, verschoben ist. Diese Struktur bewirkt,
dass der Teil der Teillichtflüsse
unter der Mehr zahl von Teillichtflüssen, die in einer Spalte angeordnet
sind, die Mittelachse des Farblichtkombiniermittels als eine dunkle Linie
an einer Position auf die Projektionsfläche projiziert, die von der
Position einer durch die anderen Teillichtflüsse gebildeten dunklen Linie
verschieden ist, wodurch die in dem projizierten Bild erzeugten dunklen
Linien ausreichend unauffällig
gemacht werden.
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Bei
den vorstehenden Ausführungsformen wird
das polarisierende Element verwendet, um den einfallenden Lichtfluss
in eine linear polarisierte Lichtkomponente umzuwandeln. Das polarisierende Element
kann jedoch auch fortgelassen werden. Selbst in diesem Fall kann
die Wirkung, durch die die auf dem Projektionsschirm gebildeten
dunklen Linien unauffällig
gemacht werden, in den vorstehend erörterten jeweiligen Ausführungsformen
erreicht werden.
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Alle
vorstehenden Ausführungsformen
betreffen Projektionsanzeigevorrichtungen vom Transmissionstyp.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf Projektionsanzeigevorrichtungen
vom Reflexionstyp anwendbar. Der "Transmissionstyp" impliziert, dass das Lichtmodulationsmittel
in der Art des Flüssigkristall-Lichtventils
Licht durchlässt,
während der "Reflexionstyp" impliziert, dass
das Lichtmodulationsmittel Licht reflektiert. In der Projektionsanzeigevorrichtung
vom Reflexionstyp wird das gekreuzt-dichroitische Prisma sowohl
als das Farblichttrennmittel, das weißes Licht in drei Farbstrahlen
Rot, Grün und
Blau zerlegt, als auch als das Farblichtkombiniermittel, das die
drei modulierten Farbstrahlen rekombiniert und das zusammengesetzte
Licht in einer vorbestimmten Richtung abstrahlt, verwendet. Die
Projektionsanzeigevorrichtung vom Reflexionstyp, auf die die vorliegende
Erfindung angewendet wird, hat ähnliche
Wirkungen wie die Projektionsanzeigevorrichtung vom Transmissionstyp.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das
optische Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung ist auf eine
Vielzahl von Projektionsanzeigevorrichtungen anwendbar. Die Projektionsanzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann verwendet werden, um von einem Computer ausgegebene
Bilder oder von einem Videorecorder ausgegebene Bilder auf einen
Bildschirm zu projizieren und darauf anzuzeigen.