DE69838060T2

DE69838060T2 - Optisches beleuchtungssystem und projektionsartige anzeige

Info

Publication number: DE69838060T2
Application number: DE69838060T
Authority: DE
Inventors: Yasunori Suwa-shi Ogawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1998-11-02
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2018-11-03
Also published as: EP1772766B1; EP0961153A1; EP0961153A4; CN1243577A; EP1772766A1; WO1999026102A1; EP0961153B1; DE69838060D1; JPH11212023A; DE69839573D1; CN1243577B; US6286961B1; TW466352B

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem, das einen Lichtfluss, der von einer Lichtquelle abgegeben bzw. emittiert wird, in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen unterteilt und bewirkt, dass die Mehrzahl von Teillichtflüssen auf einem identischen Beleuchtungsbereich überlagert werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Projektionsanzeigevorrichtung, die im wesentlichen gleichförmige, helle projizierte Bilder erzeugt, wobei ein solches Beleuchtungssystem verwendet wird.
Stand der Technik
Eine Projektionsanzeigevorrichtung verwendet einen Lichtmodulator oder ein "Lichtventil", um Beleuchtungslicht zu modulieren, das den Lichtmodulator beleuchtet, in Reaktion auf Bildinformationen und projiziert den modulierten Lichtfluss auf einen Bildschirm, um ein Bild anzuzeigen. Ein typisches Beispiel des Lichtmodulators ist ein Flüssigkristallfeld bzw. eine Flüssigkristallplatte. Es ist natürlich erwünscht, dass das Bild, das durch die Projektionsanzeigevorrichtung angezeigt wird, im wesentlichen gleichmäßig und hell ist. Zu diesem Zwecke sollte das Beleuchtungslicht, das von einer Beleuchtungseinrichtung (einem Beleuchtungssystem) emittiert wird, die in der Projektionsanzeigevorrichtung enthalten ist, eine hohe Ausnutzungseffizienz an Licht haben. Eine vorgeschlagene Technik, um die Ausnut zungseffizienz des Beleuchtungslichts zu erhöhen, verfügt über eine Mehrzahl von Mikrolinsen entsprechend den jeweiligen Bildpunkten der Flüssigkristallplatte auf der Lichteintrittsseite der Flüssigkristallplatte. Die Druckschrift EP 0 819 996 A offenbart eine Lichtprojektionseinrichtung mit einer Mehrzahl von Linsen einer ersten Linsenplatte, die einer Mehrzahl von Linsen einer zweiten Linsenplatte zugeordnet ist. Die Druckschrift GB 1475431 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Linsenanordnung zum Erzeugen von mehrfachen Lichtflüssen. Die Druckschrift US 4939630 offenbart eine optische Beleuchtungsvorrichtung mit einem optischen Integrator, der aus einer Mehrzahl von Linsenelementen besteht. Die Druckschrift US 4498742 offenbart eine optische Beleuchtungsanordnung mit einem optischen Integrator mit hexagonalen Glaspfosten, die in der Form einer Honigwabe gebündelt sind.
15(A) und 15(B) zeigen Lichtflüsse, die in eine Flüssigkristallplatte eintreten, in dem Fall, in dem Mikrolinsen auf der Lichteintritt- bzw. Lichteinfallseite der Flüssigkristallplatte angeordnet sind. Konkreter zeigen 15(A) und 15(B) den Querschnitt einer Flüssigkristallplatte 1000 und eines Mikrolinsenfelds 1100 einschließlich einer Mehrzahl von Mikrolinsen 1110. Die Flüssigkristallplatte 1000 umfasst Flüssigkristallschichten 1010, die von lichtabschirmenden Schichten 1020 umgeben sind, die als die "schwarzen Matrizen" in einer Gitterfonfiguration bezeichnet werden. Das Mikrolinsenfeld 1100 ist auf der Lichteinfallseite der Flüssigkristallplatte 1000 auf eine solche Weise angeordnet, dass die Mitte der Flüssigkristallschicht 1010 entsprechend jedem Bildpunkt der Flüssigkristallplatte 1000 im wesentlichen mit der optischen Achse einer Mikrolinse 1110 übereinstimmt. Wie in 15(A) gezeigt ist, wird der Lichtfluss, der in die Mikrolinse 1110 im wesentlichen parallel zu der optischen Achse der Mikrolinse 1110 eintritt, durch die Mikrolinse 1110 kondensiert bzw. verdichtet, um durch die Flüssigkristallschicht 1010 zu gelangen. Diese Anordnung stellt die Nutzung eines solchen Lichtflusses sicher, der durch die lichtabschirmenden Schichten 1020 in dem Aufbau ohne die Mikrolinsen 1110 abgeschirmt wäre. Die Mikrolinsen arbeiten entsprechend, um die Ausnutzungseffizienz an Licht zu verbessern.
Die Mikrolinse 1110 verdichtet ebenfalls den Lichtfluss, der in die Mikrolinse 1110 schräg zu der optischen Achse der Mikrolinse 1110 eintritt, wie in 15(B) gezeigt ist. Ein Teil des Lichtflusses gelangt jedoch nicht durch die Flüssigkristallschicht 1010, wird aber durch die lichtabschirmende Schicht 1020 abgeschirmt. In diesem Fall verschlechtert die Verwendung der Mikrolinsen die Ausnutzungseffizienz an Licht. Dieses Phänomen ist in dem Fall des größeren Winkels des Lichtflusses zu der optischen Achse (das heißt der Einfallwinkel) merklicher bzw. signifikanter.
Der kleine Einfallwinkel an Licht in die Flüssigkristallplatte mindert das vorstehende Problem und verbessert die Ausnutzungseffizienz an Licht. In dem Aufbau ohne Mikrolinsen würde der kleinere Einfallwinkel an Licht in ein optisches Element, das sich von der Flüssigkristallplatte unterscheidet (bspw. eine Projektionslinse, um zu bewirken, dass der modulierte Lichtfluss, der von der Flüssigkristallplatte emittiert wird, auf einen Bildschirm projiziert wird) die Ausnutzungseffizienz an Licht in dem optischen Element verbessern und verbessert dadurch die Ausnutzungseffizienz an Licht in der gesamten Projektionsanzeigevorrichtung.
Ein mögliches Verfahren zum Verringern des Einfallwinkels an Licht in einen Beleuchtungsbereich besteht darin, den optischen Pfad bzw. Strahlengang zwischen einer Lichtquelle und dem Beleuchtungsbereich (insbesondere der Strahlengang zwischen der Lichtquelle und einem optischen Element unmittelbar bevor dem Beleuchtungsbereich) zu verlängern. Dieses Verfahren erhöht jedoch unerwünschterweise die Größe des gesamten Beleuchtungssystems.
In einem optischen Integratorsystem wird ein Lichtfluss, der von der Lichtquelle emittiert wird, in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen unterteilt und die Mehrzahl von Teillichtflüssen werden auf dem Beleuchtungsbereich übereinander gelagert. Es ist folglich schwierig, den Einfallwinkel an Licht in dem Beleuchtungsbereich zu verringern, ohne signifikant den Strahlengang in dem Beleuchtungssystem einschließlich des optischen Integratorsystems zu verlängern.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, das vorstehende Problem zu lösen, das im Stand der Technik auftritt, und eine Technik bereitzustellen, die den Einfallwinkel eines Lichtflusses in einen Beleuchtungsbereich verringert, ohne einen Strahlengang zwischen einer Lichtquelle und dem Beleuchtungsbereich in einem Beleuchtungssystem einschließlich eines optischen Integratorsystems signifikant zu verlängern.
In Übereinstimmung mit einem ersten breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 bereitgestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Beleuchtungssystem bereitgestellt, das einen Lichtfluss, der von einer Lichtquelle emittiert wird, in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen unterteilt und bewirkt, dass die Mehrzahl von Teillichtflüssen im wesentlichen auf einem Beleuchtungsbereich überlagert werden, um zu ermöglichen, dass eine Lichteintrittsfläche einer spezifischen optischen Vorrichtung als der Beleuchtungsbereich beleuchtet wird. Das Beleuchtungssystem hat einen Lichtflusskontraktionsabschnitt mit einer Funktion eines brennpunktlosen optischen Systems, das einen einfallenden Lichtfluss zu einem emittierenden Lichtfluss ändert, wobei der emittierende Lichtfluss eine Breite hat, die enger als der einfallende Lichtfluss ist. Der Lichtflusskontraktionsabschnitt hat eine lichtverdichtende Funktion und eine lichtparallelisierende Funktion, um das brennpunktlose optische System zu verwirklichen.
Die Breite des Lichtflusses, der von dem Beleuchtungssystem emittiert wird, wird durch den Lichtflusskontraktionsabschnitt mit der Funktion des brennpunktlosen optischen Systems kontrahiert bzw. zusammengezogen. Diese Anordnung verringert den Einfallwinkel des Lichtflusses, der den Beleuchtungsbereich bestrahlt, ohne signifikant den Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Beleuchtungsbereich zu verlängern. Der geringere Einfallwinkel des Lichtflusses, der in ein optisches Element gelangt, führt im allgemeinen zu der besseren Ausnutzungseffizienz an Licht in dem optischen System. Das Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung verbessert folglich die Ausnutzungseffizienz an Licht.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfasst das Beleuchtungssystem weiterhin: eine Lichtquelle, die einen im wesentlichen parallelen Lichtfluss emittiert bzw. abstrahlt, und einen Aufteilungs- und Überlagerungsabschnitt, der den Lichtfluss, der von der Lichtquelle abgestrahlt wird, in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen unterteilt und bewirkt, dass die Mehrzahl von Teillichtflüssen im wesentlichen auf dem Beleuchtungsbereich überlagert wer den, wobei der Lichtflusskontraktionsabschnitt in dem Aufteilungs- und Überlagerungsabschnitt enthalten ist.
In diesem bevorzugten Aufbau ändert der Aufteilungs- und Überlagerungsabschnitt den im wesentlichen parallelen Lichtfluss, der von der Lichtquelle abgestrahlt wird, in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen mit einer kontrahierten Gesamtbreite als ein Ganzes und bewirkt, dass die Mehrzahl von Teillichtflüssen im wesentlichen auf dem Beleuchtungsbereich überlagert werden. Diese Anordnung verringert den Einfallwinkel jedes Teilflusses in den Beleuchtungsbereich und verbessert dadurch die Ausnutzungseffizienz an Licht, das von dem Beleuchtungssystem abgestrahlt wird.
In dem Beleuchtungssystem des vorstehenden Aufbaus ist es bevorzugt, dass der Aufteilungs- und Überlagerungsabschnitt aufweist: einen ersten Lichtflussaufteilungsabschnitt mit der lichtverdichtenden Funktion und einer Funktion eines ersten Linsenfels mit einer Mehrzahl von kleinen Linsen, um den im wesentlichen parallelen Lichtfluss in die Mehrzahl von Teillichtflüssen aufzuteilen, einen zweiten Lichtfluss aufteilenden Abschnitt mit der lichtparallelisierenden Funktion und einer Funktion eines zweiten Linsenfelds mit einer Mehrzahl von kleinen Linsen entsprechend der Mehrzahl von kleinen Linsen, die in dem ersten Linsenfeld enthalten sind, und einen Überlagerungsabschnitt, der bewirkt, dass die Teillichtflüsse, die von dem zweiten Lichtflussaufteilungsabschnitt abgestrahlt werden, im wesentlichen auf dem Beleuchtungsbereich überlagert werden.
In dem Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Anordnung des Aufteilungs- und Überlagerungsabschnitts, der vorstehend erörtert ist, dass die Gesamtbreite der Mehrzahl von Teillichtflüssen, die von dem zweiten lichtflussaufteilenden Abschnitt emittiert werden, durch den Lichtflusskontraktionsabschnitt kontrahiert werden. Dies verringert vorteilhaft den Einfallwinkel der jeweiligen Teillichtflüsse in den Beleuchtungsbereich, um auf den Beleuchtungsbereich überlagert zu werden, und verbessert dadurch die Ausnutzungseffizienz an Licht, das von dem Beleuchtungssystem abgestrahlt wird. Diese Anordnung verringert ebenfalls die Größe der jeweiligen Bestandteile zischen dem zweiten Lichtfluss aufteilenden Abschnitt und dem Überlagerungsabschnitt.
Der erste Lichtflussaufteilungsabschnitt kann das erste Linsenfeld und ein erstes optisches Element mit der lichtverdichtenden Funktion aufweisen, die als getrennte optische Elemente hergestellt werden. Der erste Lichtflussaufteilungsabschnitt kann alternativ ein oder mehrere optische Elemente enthalten, die optisch integriert sind, um sowohl die Funktion des ersten Linsenfeldes als auch die lichtverdichtende Funktion zu erzielen. Hierbei bedeutet der Ausdruck Abschnitt mit "optischen Elementen optisch integriert", dass die betroffenen optischen Elemente in dichtem Kontakt zueinander sind oder dass die zugehörigen optischen Elemente als ein einstückiges bzw. integrales optisches Element mit einer Mehrzahl von Funktionen aufgebaut sind. Die optischen Elemente können miteinander über einen Klebstoff verbunden oder integral bzw. einstückig geformt sein, um optisch integriert zu sein. Der erste Lichtflussaufteilungsabschnitt kann andererseits als ein dezentriertes Linsenfeld einschließlich einer Mehrzahl von dezentrierten Linsen aufgebaut sein, die sowohl die Funktion des ersten Linsenfelds als auch die lichtverdichtende Funktion haben.
Der zweite Lichtflussaufteilungsabschnitt kann das zweite Linsenfeld und ein zweites optisches Element mit der lichtparallelisierenden Funktion haben, die als getrennte optische Elemente hergestellt werden. Der zweite Lichtflussauf teilungsabschnitt kann alternativ eines oder mehrere optische Elemente enthalten, die optisch integriert sind, um sowohl die Funktion des zweiten Linsenfelds als auch die lichtparallelisierende Funktion zu erzielen. Der zweite Lichtflussaufteilungsabschnitt kann andererseits als ein dezentriertes Linsenfeld einschließlich einer Mehrzahl von dezentrierten Linsen aufgebaut sein.
Die jeweiligen Funktionen des ersten Lichtflussaufteilungsabschnitts oder des zweiten Lichtflussaufteilungsabschnitts können durch getrennte optische Elemente oder durch die optisch integrale Konfiguration erhalten werden. Die optisch integrale Konfiguration verhindert wirksam den Verlust an Licht, der an den Grenzflächen der jeweiligen optischen Elmente auftritt, und verbessert dadurch die Ausnutzungseffizienz an Licht. Diese Anordnung verringert ebenfalls die Anzahl der erforderlichen Bestandteile, die in dem Beleuchtungssystem enthalten sind.
In Übereinstimmung mit einer erwünschten Anwendung des Beleuchtungssystems mit dem bevorzugten Aufbau, der vorstehend erörtert ist, umfasst der Aufteilungs- und Überlagerungsabschnitt einen ersten Lichtflussaufteilungsabschnitt und einen zweiten Lichtflussaufteilungsabschnitt. Der erste Lichtflussaufteilungsabschnitt hat die lichtverdichtende Funktion, eine Funktion eines ersten Linsenfelds mit einer Mehrzahl von kleinen Linsen, um den im wesentlichen parallelen Lichtfluss in die Mehrzahl von Teillichtflüssen aufzuteilen, und eine Funktion des Bewirkens, dass die Mehrzahl an Teillichtflüssen, die von dem ersten Lichtflussaufteilungsabschnitt abgestrahlt werden, im wesentlichen auf dem Beleuchtungsbereich überlagert werden, über den zweiten Lichtflussaufteilungsabschnitt. Der zweite Lichtflussaufteilungsabschnitt hat die lichtparallelisierende Funktion und eine Funktion eines zweiten Linsenfeldes mit einer Mehrzahl von kleinen Linsen entsprechend der Mehrzahl von kleinen Linsen, die in dem ersten Linsenfeld enthalten sind.
Diese Anordnung des Aufteilungs- und Überlagerungsabschnitts ermöglicht ebenfalls, dass die Breite des Lichtflusses, der von dem ersten Lichtflußaufteilungsabschnitt abgestrahlt wird, durch den Lichtflusskontraktionsabschnitt kontrahiert wird. Dies verringert ebenfalls den Einfallwinkel der jeweiligen Teillichtflüsse in den Beleuchtungsbereich, um auf dem Beleuchtungsbereich überlagert zu werden, und verbessert die Ausnutzungseffizienz an Licht, das von dem Beleuchtungssystem abgestrahlt wird. Der erste Lichtflussaufteilungsabschnitt hat die Funktion einer Überlagerung, so dass ein unabhängiger Überlagerungsabschnitt nicht erforderlich ist, und die Anzahl der erforderlichen Bestandteile, die in dem Beleuchtungssystem enthalten sind, verringert werden kann.
Der erste Lichtflussaufteilungsabschnitt kann das erste Linsenfeld enthalten, ein erstes optisches Element mit der lichtverdichtenden Funktion und eine Überlagerungslinse, die bewirkt, dass die Mehrzahl von Teillichtflüssen, die von dem ersten Lichtflussaufteilungsabschnitt abgestrahlt werden, auf dem Beleuchtungsbereich überlagert werden, über den zweiten Lichtflussaufteilungsabschnitt, die als getrennte optische Elemente hergestellt werden. Der erste Lichtflussaufteilungsabschnitt kann alternativ eines oder mehrere optische Elemente enthalten, die optisch integriert sind, um die Funktion des ersten Linsenfelds zu erreichen, die lichtverdichtende Funktion und die Funktion des Bewirkens, dass die Mehrzahl an Teillichtflüssen, die von dem ersten Lichtflussaufteilungsabschnitt abgestrahlt werden, auf dem Beleuchtungsbereich überlagert werden, über den zweiten Lichtflussaufteilungsabschnitt. Der erste Licht flussaufteilungsabschnitt kann andererseits als ein dezentriertes Linsenfeld einschließlich einer Mehrzahl von dezentrierten Linsen aufgebaut sein.
Der zweite Lichtflussaufteilungsabschnitt kann das zweite Linsenfeld und ein zweites optisches Element mit der lichtparallelisierenden Funktion enthalten, die als getrennte optische Elemente hergestellt werden. Der zweite Lichtflussaufteilungsabschnitt kann alternativ eines oder mehrere optische Elemente enthalten, die optisch integriert sind, um sowohl die Funktion des zweiten Linsenfelds als auch die lichtparallelisierende Funktion zu erzielen. Der zweite Lichtflussaufteilungsabschnitt kann andererseits als ein dezentriertes Linsenfeld einschließlich einer Mehrzahl von dezentrierten Linsen aufgebaut sein.
Die jeweiligen Funktionen des ersten Lichtflussaufteilungsabschnitts oder des zweiten Lichtflussaufteilungsabschnitts können durch getrennte optische Elmente oder durch die optisch integrale Konfiguration erreicht werden. Die optisch integrale Konfiguration verhindert wirksam den Verlust an Licht, der an den Grenzflächen der jeweiligen optischen Elemente auftritt, und verbessert dadurch die Ausnutzungseffizienz an Licht. Diese Anordnung verringert ebenfalls die Anzahl an erforderlichen Bestandteilen, die in dem Beleuchtungssystem enthalten sind.
Das Beleuchtungssystem mit irgendeiner der vorstehenden Strukturen kann weiterhin enthalten: einen Generator für polarisiertes Licht, der bei einer bestimmten Position in dem Beleuchtungssystem angeordnet ist, um Lichtflüsse mit beliebigen Polarisierungsrichtungen in einen Typ eines polarisierten Lichtflusses mit einer im wesentlichen identischen Polarisierungsrichtung zu wandeln und den einen Typ an polarisierenden Lichtflüssen abzustrahlen. Der Generator für polarisiertes Licht weist auf: einen Spalter für polarisiertes Licht, der einen einfallenden Lichtfluss in zwei verschiedene Typen von polarisierten Lichtflüssen mit verschiedenen Polarisierungsrichtungen trennt, und einen Wandler für polarisiertes Licht, der die Polarisierungsrichtung des einen Typs eines polarisierten Lichtflusses identisch mit der Polarisierungsrichtung des anderen Typs eines polarisierten Lichtflusses wandelt, der durch den Spalter für polarisiertes Licht erhalten wird, wobei der Beleuchtungsbereich mit dem einzelnen Typ an polarisierten Lichtflüssen mit der im wesentlichen identischen Polarisierungsrichtung bestrahlt wird, die durch den Wandler für polarisiertes Licht erhalten wird.
Diese Anordnung ermöglicht, dass im wesentlichen ein Typ an polarisierten Lichtflüssen mit einer identischen Polarisierungsrichtung als das Beleuchtungslicht verwendet wird, wodurch die Ausnutzungseffizienz an Licht verbessert wird, wenn das Beleuchtungssystem in einer Projektionsanzeigevorrichtung enthalten ist, wie nachstehend erörtert wird.
Jedes der vorstehenden Beleuchtungssysteme gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein Beleuchtungssystem einer Projektionsanzeigevorrichtung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist folglich auf eine Projektionsanzeigevorrichtung ausgerichtet, die irgendeines der Beleuchtungssysteme gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, einen Lichtmodulator, der Licht moduliert, das von dem Beleuchtungssystem abgestrahlt wird, entsprechend den Bildinformationen, und ein optisches Projektionssystem, das einen modulierten Lichtfluss projiziert, der durch den Lichtmodulator erhalten wird, auf einer Projektionsoberfläche.
Wie vorstehend beschrieben ist, verringert das Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung den Einfallwinkel an Lichtflüssen, die den Lichtmodulator bestrahlen, was ein Beleuchtungsbereich ist. Dies verbessert die Ausnutzungseffizienz an Licht, das von dem Beleuchtungssystem abgestrahlt wird. Die Projektionsanzeigevorrichtung mit dem Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung, das darin enthalten ist, verbessert folglich die Helligkeit der projizierten Bilder.
Das Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung hat ein optisches Integratorsystem. Selbst für den Fall, dass der Lichtfluss, der von der Lichtquelle emittiert wird, eine signifikante Polarisation in der Verteilung der Lichtintensität in dem Querschnitt des Lichtflusses hat, sichert das optische Integratorsystem, dass das Beleuchtungslicht eine im wesentlichen gleichmäßige Helligkeit hat und frei von Farbunregelmäßigkeiten ist. Das sich ergebende projizierte Bild hat folglich die im wesentlichen gleichmäßige Helligkeit und ist frei von Farbunregelmäßigkeiten über die gesamte Projektionsoberfläche.
Das Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung weist den Generator für polarisiertes Licht auf, der den Spalter für polarisiertes Licht und den Wandler für polarisiertes Licht enthält und übt weiter die nachstehend erörterten Wirkungen aus.
Eine Flüssigkristallplatte, die als der Lichtmodulator verwendet wird, nutzt den Lichtfluss nachdem die polarisierten Lichtflüsse verschiedener Polarisierungsrichtungen, die nicht für eine Anzeige erforderlich sind, durch einen polarisierten Lichtausfallabschnitt absorbiert werden, wie beispielsweise einem Polarisator. Dies verringert signifikant die Ausnutzungseffizienz an Licht. In dem Fall, in dem der Polarisator als der Auswahlabschnitt für polarisiertes Licht verwendet wird, erhöht die Absorption an Licht deut lich die Temperatur des Polarisators und erfordert daher eine groß dimensionierte Kühleinrichtung zum Abkühlen des Polarisators. Wenn der Generator für polarisiertes Licht der vorliegenden Erfindung die Lichtflüsse ändert, die von der Lichtquelle abgestrahlt werden und beliebige Polarisierungsrichtungen haben, um im wesentlichen einen Typ an polarisierten Lichtflüssen mit einer identischen Polarisierungsrichtung zu haben. Lediglich der im wesentlichen eine Typ an polarisierten Lichtflüssen mit einer identischen Polarisierungsrichtung muss daher als das Beleuchtungslicht für den Lichtmodulator verwendet werden. Diese Anordnung ermöglicht, dass das meiste des Lichtflusses, der von der Lichtquelle abgestrahlt wird, verwendet wird und gibt äußerst helle projizierte Bilder. Das Beleuchtungslicht umfasst kaum die polarisierten Lichtflüsse verschiedener Polarisierungsrichtungen, die nicht für eine Anzeige erforderlich sind. Es gibt daher merklich geringere Lichtabsorption durch den Polarisator. Dies verhindert die Temperaturerhöhung des Polarisators und vereinfacht die Kühleinrichtung.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Anwendung der vorliegenden Erfindung weist die Projektionsanzeigevorrichtung weiterhin auf: einen Farbtrenner, der den Lichtfluss, der von dem Beleuchtungssystem abgestrahlt wird, in zumindest zwei Farblichtflüsse aufteilt, eine Mehrzahl der Lichtmodulatoren, die jeweils die Farblichtflüsse modulieren, die von dem Farbtrenner getrennt sind, und einen Farbkombinierer, der die modulierten Farblichtflüsse miteinander nach der Modulation in der Mehrzahl von Lichtmodulatoren kombiniert, wobei ein gemischter Lichtfluss, der durch den Farbkombinierer erhalten wird, über das optische Projektionssystem projiziert wird.
Diese Anordnung der Projektionsanzeigevorrichtung ermöglicht, dass ein äußerst helles, gleichmäßiges und einheitliches Farbbild projiziert und angezeigt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine Draufsicht, die einen Hauptteil eines Beleuchtungssystems in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Erscheinung des ersten Linsenfelds 30 wiedergibt.
3(A-1), 3(A-2), 3(B-1) und 3(B-2) zeigen andere mögliche Konfigurationen des ersten Linsenfelds 30 und der Kondenserlinse 60 und andere mögliche Konfigurationen des zweiten Linsenfeldes 40 und der divergierenden Linse 70 in der ersten Ausführungsform.
4 zeigt schematisch eine mögliche Modifikation des Beleuchtungssystems der ersten Ausführungsform.
5 zeigt eine weitere mögliche Konfiguration des brennpunktlosen optischen Systems.
6 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines Beleuchtungssystems für polarisiertes Licht wiedergibt, das das Beleuchtungssystem 100 ersetzt.
7(A) und 7(B) zeigen eine mögliche Konfiguration des Generators 180 für polarisiertes Licht.
8 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines weiteren Beleuchtungssystems in einer dritten Anordnung wiedergibt, die nicht entsprechend der vorliegen den Erfindung ist und lediglich zur Erläuterung dargestellt ist.
9 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines noch weiteren Beleuchtungssystems in einer vierten Anordnung wiedergibt, die nicht entsprechend der vorliegenden Erfindung ist und lediglich zur Erläuterung dargestellt ist.
10 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines weiteren Beleuchtungssystems in einer fünften Anordnung wiedergibt, die nicht entsprechend der vorliegenden Erfindung ist und lediglich zur Erläuterung dargestellt ist.
11 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines noch weiteren Beleuchtungssystems in einer sechsten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
12 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines Beleuchtungssystems wiedergibt, das nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist und lediglich zur Erläuterung offenbart ist.
13 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines weiteren Beleuchtungssystems darstellt, das nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist und lediglich zur Erläuterung offenbart ist.
14 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil einer Projektionsanzeigevorrichtung wiedergibt, die ein Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet.
15(A) und 15(B) zeigen Lichtflüsse, die in eine Flüssigkristallplatte gelangen, in dem Fall, in dem Mikrolinsen auf der Lichteinfallseite der Flüssigkristallplatte angeordnet sind.
Beste Arten, die Erfindung auszuführen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In den nachstehend erläuterten Ausführungsformen werden zur Vereinfachung die drei Richtungen, die gegenseitig senkrecht zueinander sind, als x-Achsenrichtung (die seitliche Richtung), die y-Achsenrichtung (die vertikale Richtung) und die z-Achsenrichtung (die Richtung parallel zu der optischen Achse) bezeichnet, wenn diese nicht auf andere Weise spezifiziert sind.
A. Erste Ausführungsform
1 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines Beleuchtungssystems in einer ersten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Beleuchtungssystem 100 weist eine Lichtquelle 20, die einen im wesentlichen parallelen Lichtfluss abstrahlt, ein erstes Linsenfeld 30, eine Kondenserlinse 60, eine divergierende Linse 70, ein zweites Linsenfeld 40 und eine Überlagerungslinse 50 auf. Die jeweiligen Bestandteile sind in dieser Reihenfolge entlang einer optischen Achse 100 LC des Systems angeordnet. Das Beleuchtungssystem 100 ist ein optisches Integratorsystem, das ermöglicht, dass ein Beleuchtungsbereich 80 auf eine im wesentlichen gleichmäßige Weise beleuchtet wird.
Die Lichtquelle 20 weist eine Lichtquellenlampe 22 auf, die als eine strahlende Lichtquelle wirkt, um helle bzw. strah lende Strahlen zu emittieren, und einen konkaven Spiegel 24, der die strahlenden Strahlen, die von der Lichtquellenlampe 22 abgestrahlt werden, zu einem im wesentlichen parallelen Lichtfluss ändert. Ein Parabolspiegel wird vorzugsweise für den konkaven Spiegel 24 verwendet.
Die Funktionen des optischen Integratorsystems werden durch das erste Linsenfeld 30, das zweite Linsenfeld 40 und die Überlagerungslinse 50 aus diesen Bestandteilen verwirklicht. Das erste Linsenfeld 30 und das zweite Linsenfeld 40 haben die Funktion des Lichtflussaufteilungsabschnitts der vorliegenden Erfindung. Das erste Linsenfeld 30 teilt einen Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 20 abgestrahlt wird, in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen auf und verdichtet jeden Teillichtfluss in der Nähe des zweiten Linsenfelds 40. Das zweite Linsenfeld 40 bewirkt, dass der Beleuchtungsbereich 80 mit Lichtstrahlen beleuchtet wird, die von den jeweiligen kleinen Linsen 31 abgestrahlt werden, die in dem ersten Linsenfeld 30 enthalten sind. Die Überlagerungslinse 50 bewirkt, dass die Mehrzahl an Teillichtflüssen mit den Mittelachsen parallel zu der optischen Achse des Systems auf dem Beleuchtungsbereich 80 überlagert werden.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht, die das Erscheinen des ersten Linsenfelds 30 wiedergibt. Das erste Linsenfeld 30 besteht aus den kleinen Linsen 31, die die Kontur einer im wesentlichen rechteckigen Form haben und in einer M×N Matrix angeordnet sind. In dem Beispiel aus 2 ist M = 6 und N = 4. Das zweite Linsenfeld 40 (siehe 1) besteht ebenfalls aus kleinen Linsen, die in einer M×N Matrix entsprechend den kleinen Linsen 31 des ersten Linsenfelds 30 angeordnet sind. Das zweite Linsenfeld 40 ist kleiner als das erste Linsenfeld 30 in der Größe, wie nachfolgend beschrieben wird.
Die kleinen Linsen 31, die in dem ersten Linsenfeld 30 enthalten sind, teilen den Lichtfluss, der von der Lichtquelle 20 (siehe 1) abgestrahlt wird, in eine Mehrzahl von (d. h. M×N) Teillichtflüssen auf und bewirken, dass die jeweiligen Teillichtflüsse in der Nähe des zweiten Linsenfelds 40 verdichtet werden. Die äußere Form jeder kleinen Linse 31 gesehen von der z-Richtung ist typischerweise im wesentlichen gleich bzw. ähnlich der Form eines spezifischen Bereichs gesetzt, der tatsächlich mit Lichtstrahlen in dem Beleuchtungsbereich 80 beleucht wird. Wenn beispielsweise der Beleuchtungsbereich eine Flüssigkristallplatte ist und ein Bildanzeigebereich ein Seitenverhältnis (d. h. ein Verhältnis einer seitlichen Dimension zu einer vertikalen Dimension) von 4 zu 3 hat, dann haben die kleinen Linsen 31 das Seitenverhältnis von 4 zu 3.
Die Kondenserlinse 60 und die divergierende Linse 70, die zwischen dem ersten Linsenfeld 30 und dem zweiten Linsenfeld 40 angeordnet sind, bilden ein brennpunktloses optisches System, das einen einfallenden Lichtfluss mit einer spezifischen Breite zu einem emittierenden Lichtfluss mit einer Breite ändert, die enger als die spezifische Breite ist. Diese Linsen 60 und 70 entsprechen dem Lichtflusskontraktionsabschnitt der vorliegenden Erfindung. Da die Kondenserlinse 60 und die divergierende Linse 70 das brennpunktlose optische System bilden, ist der Winkel des emittierenden Lichtflusses von der divergierenden Linse 70 identisch mit dem Winkel des einfallenden Lichtflusses in die Kondenserlinse 60, während lediglich die Breite des Lichtflusses zusammengezogen wird. Jeder Teillichtfluss SL, der von der divergierenden Linse 70 abgestrahlt wird, wird durch das zweite Linsenfeld 40 übertragen und bestrahlt den Beleuchtungsbereich 80 durch Ausschnitt der Überlagerungslinse 50. Der Teillichtfluss SL, der durch eine äußerste kleine Linse 41 übertragen wird, die in dem zweiten Linsen feld 40 enthalten ist, hat seinen zentralen Strahlengang bei einem Einfallwinkel von θ1, wenn der Beleuchtungsbereich 80 bestrahlt wird.
Die unterbrochenen Linien aus 1 repräsentieren ein zweites Linsenfeld 40' und eine Überlagerungslinse 50', die in Abwesenheit des brennpunktlosen optischen Systems verwendet werden würden, und ebenfalls den Strahlengang eines Teillichtflusses SL', der durch das zweite Linsenfeld 40' und die Überlagerungslinse 50' übertragen wird. Das zweite Linsenfeld 40' hat dieselbe Größe wie diejenige des ersten Linsenfelds 30. Obwohl das zweite Linsenfeld 40' und die Überlagerungslinse 50' ein wenig in der z-Achsenrichtung in 1 zur Verdeutlichung der Darstellung verschoben sind, wären diese tatsächlich bei denselben Positionen in der z-Achsenrichtung wie diejenigen des zweiten Linsenfelds 40 und der Überlagerungslinse 50 angeordnet. Der Teillichtfluss SL', der von der äußersten kleinen Linse 31 abgestrahlt wird, die in dem ersten Linsenfeld 30 enthalten ist, hat seinen zentralen Strahlengang bei einem Einfallwinkel von θ2, während der Beleuchtungsbereich 80 bestrahlt wird.
Wie beim Stand der Technik erörtert wird, verbessert in dem Fall, in dem optische Elemente, wie bspw. Mikrolinsen, auf der Seite der Einfalloberfläche des Beleuchtungsbereichs 80 angeordnet sind, der kleinere Einfallwinkel in die Mikrolinsen die Ausnutzungseffizienz an Licht. Eine typische Technik, die angewendet wird, um den Einfallwinkel des Lichtflusses in den Beleuchtungsbereich in dem Beleuchtungssystem zu verringern (d.h. in dem optischen Integratorsystem), besteht darin, den Abstand zwischen dem Beleuchtungssystem und dem Beleuchtungsbereich zu erhöhen. Diese Technik macht jedoch unerwünschter Weise das gesamte System voluminös. Der längere Strahlengang des Beleuch tungssystems führt zu einem signifikanten Verlust an Licht. Die Anordnung dieser Ausführungsform verwendet das brennpunktlose optische System, das die Kondenserlinse 60 und die divergierende Linse 70 enthält, um die gesamte Breite des Lichtflusses als ein Ganzes zu kontrahieren. Selbst wenn der Abstand zwischen dem zweiten Linsenfeld 40 und dem Beleuchtungsbereich 80 identisch mit dem Abstand zwischen dem zweiten Linsenfeld 40' und dem Beleuchtungsbereich 80 ist, ist der Einfallwinkel θ1 folglich kleiner als der Einfallwinkel θ2. Die Verwendung der optischen Elemente, die bewirken, dass die Lichtstrahlen in den Beleuchtungsbereich 80 eintreten, verbessert die Effizienz an Licht, das wirksam den Beleuchtungsbereich 80 bestrahlt, ohne das gesamte System unerwünscht voluminös zu machen, im Vergleich zu dem Beleuchtungssystem des Stands der Technik. Der Lichtfluss, der von dem brennpunktlosen optischen System abgestrahlt wird, hat die kontrahierte gesamte Breite als ein Ganzes und die optischen Elemente, die nach dem brennpunktlosen optischen System angeordnet sind, können daher in ihrer Größe reduziert werden.
3(A-1), 3(A-2), 3(B-1) und 3(B-2) zeigen weitere mögliche Konfigurationen des ersten Linsenfelds 30 und der Kondenserlinse 60 und andere mögliche Konfigurationen des zweiten Linsenfelds 40 und der divergierenden Linse 70 in der ersten Ausführungsform. Obwohl das erste Linsenfeld 30 und die Kondenserlinse 60 getrennt in dem Beispiel aus 1 angeordnet sind, können das erste Linsenfeld 30 und die Kondenserlinse 60 optisch integriert sein. Wie bspw. in 3(A-1) dargestellt ist, können das erste Linsenfeld 30 und die Kondenserlinse 60, die als unabhängige optische Elemente hergestellt sind, miteinander über einen Klebstoff verbunden werden, um optisch integriert zu sein. Ein integrales optisches Element mit sowohl der Funktion des ersten Linsenfelds 30 als auch der Funktion der Kondenserlinse 60 kann alternativ gebildet werden. Bspw. können das erste Linsenfeld 30 und die Kondenserlinse 60 integral als ein dezentriertes Linsenfeld 30a gebildet sein, das sowohl die Funktion des ersten Linsenfelds 30 als auch die Funktion der Kondenserlinse 60 hat, wie in 3(A-2) gezeigt ist. Die Anordnung des optischen Integrierens des ersten Linsenfelds 30 und der Kondenserlinse 60, wie in 3(A-1) und 3(A-2) gezeigt ist, verringert wirksam den Verlust an Licht, der an den Grenzflächen der jeweiligen optischen Elemente auftritt und verbessert weiterhin die Ausnutzungseffizienz an Licht. Das Positionsverhältnis zwischen dem ersten Linsenfeld 30 und der Kondenserlinse 60 und die Ausrichtungen bzw. Orientierungen dieser Linsen 30 und 60 (d.h. ob jede der konvexen Flächen davon zu der Lichtquelle oder zu dem Beleuchtungsbereich gerichtet ist) kann von denjenigen umgekehrt sein, die in 1 und 3(A-1) und 3(A-2) gezeigt sind.
Auf eine ähnliche Weise können das zweite Linsenfeld 40 und die divergierende Linse 70, die getrennt in dem Beispiel aus 1 angeordnet sind, optisch integriert werden. Wie bspw. in 3(B-1) gezeigt ist, können das zweite Linsenfeld 40 und die divergierende Linse 70, die als unabhängige optische Elemente hergestellt sind, miteinander über einen Klebstoff verbunden werden, um optisch integriert zu sein. Ein integrales optisches Element mit sowohl der Funktion des zweiten Linsenfelds 40 als auch der Funktion der divergierenden Linse 70 kann alternativ gebildet werden. Bspw. können das zweite Linsenfeld 40 und die divergierende Linse 70 integral gebildet werden als ein dezentriertes Linsenfeld 40a mit sowohl der Funktion des zweiten Linsenfelds 40 als auch der Funktion der divergierenden Linse 70, wie in 3(B-2) gezeigt ist. Die Anordnung des optischen Integrierens des zweiten Linsenfelds 40 und der divergierenden Linse 70, wie in 3(B-1) und 3(B-2) ge zeigt ist, verringert wirksam den Verlust an Licht, der an den Grenzflächen der jeweiligen optischen Elemente auftritt, und verbessert weiterhin die Ausnutzungseffizienz an Licht. Das Positionsverhältnis zwischen dem zweiten Linsenfeld 40 und der divergierenden Linse 70 und die Ausrichtungen dieser Linsen 40 und 70 (d.h. ob die konvexe Fläche oder die konkave Fläche davon zu der Lichtquelle oder zu dem Beleuchtungsbereich gerichtet ist) können von denjenigen umgekehrt sein, die in 1 und 3(B-1) und 3(B-2) gezeigt sind.
4 zeigt schematisch eine mögliche Modifikation des Beleuchtungssystems der ersten Ausführungsform. In einem Beleuchtungssystem 100A sind die Kondenserlinse 60 und das erste Linsenfeld 30 in der umgekehrten Reihenfolge zu derjenigen angeordnet, die in dem Beleuchtungssystem 100 (siehe 1) ist, und die Orientierungen der konvexen Flächen dieser Linsen 30 und 60 sind umgekehrt zu denjenigen in dem Beleuchtungssystem 100. In dem Beleuchtungssystem 100A werden das zweite Linsenfeld 40 und die divergierende Linse 70 durch das dezentrierte Linsenfeld 40a ersetzt und die konvexe Fläche des dezentrierten Linsenfelds 40a ist zu der Lichteinfallseite gerichtet. Das erste Linsenfeld 30 und die Kondenserlinse 60 können miteinander über einen Klebstoff verbunden sein, wie in 3(A-1) gezeigt ist, oder können alternativ integral gebildet sein.
Wie das Beleuchtungssystem 100 kann das Beleuchtungssystem 100A den Einfallwinkel in den Beleuchtungsbereich verringern, ohne signifikant den Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Beleuchtungsbereich zu verlängern. Diese Anordnung verbessert die Effizienz an Licht, das wirksam den Beleuchtungsbereich bestrahlt. In dem Beleuchtungssystem 100A ändert die Kondenserlinse 60 den Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 20 abgestrahlt wird, zu einem kondensierten bzw. verdichteten Lichtstrahl (durch die unterbrochene Linie in 4 gezeigt), der in das dezentrierte Linsenfeld 40a eintreten kann. Das erste Linsenfeld 30 teilt den kondensierten Lichtstrahl, der von der Kondenserlinse 60 abgestrahlt wird, in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen auf. Diese Anordnung verkürzt vorteilhafterweise den Abstand zwischen dem ersten Linsenfeld 30 und dem dezentrierten Linsenfeld 40a im Vergleich zu dem Abstand zwischen dem ersten Linsenfeld 30 und dem zweiten Linsenfeld 40 in der ersten Ausführungsform. Diese Anordnung verbessert ebenfalls vorzugsweise die Effizienz an Licht, das von der Lichtquelle 20 emittiert wird und in das dezentrierte Linsenfeld 40a eintritt im Vergleich zu der Effizienz an Licht, das von der Lichtquelle 20 abgestrahlt wird und in das zweite Linsenfeld 40 in dem Beleuchtungssystem 100 eintritt.
In der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, bilden die Kondenserlinse 60 und die divergierende Linse 70 das brennpunktlose optische System. In Übereinstimmung mit einer weiteren möglichen Anwendung können andere optische Elemente verwendet werden, um ein brennpunktloses optisches System zu bilden. 5 zeigt eine weitere mögliche Konfiguration des brennpunktlosen optischen Systems. In dem Beispiel aus 5 umfasst das brennpunktlose optische System eine konvexe Linse 60' mit einer verhältnismäßig langen Brennweite und eine weitere konvexe Linse 70' mit einer verhältnismäßig kurzen Brennweite.
Die Modifikationen, die vorstehend erörtert sind, bspw. das umgekehrte Positionsverhältnis zwischen den benachbarten Linsen und der optischen Integration der getrennten optischen Elemente, können ebenfalls bei anderen Ausführungsformen angewendet werden, die nachstehend beschrieben sind. Die modifizierte Konfiguration des brennpunktlosen opti schen Systems, wie es in 5n gezeigt ist, ist ebenfalls bei den anderen Ausführungsformen anwendbar.
B. Zweite Ausführungsform
Das Beleuchtungssystem 100 der ersten Ausführungsform, das in 1 gezeigt ist, kann als ein Beleuchtungssystem für polarisiertes Licht aufgebaut sein, das lediglich einen Typ von polarisierten Lichtflüssen verwendet. 6 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines Beleuchtungssystems für polarisiertes Licht wiedergibt, das das Beleuchtungssystem 100 ersetzt, in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Beleuchtungssystem 200 der zweiten Ausführungsform hat einen ähnlichen Aufbau wie derjenige des Beleuchtungssystems 100, das in 1 gezeigt ist. Der Unterschied zu dem Beleuchtungssystem 100 besteht darin, dass ein Generator 180 für polarisiertes Licht zwischen dem zweiten Linsenfeld 40 und der Überlagerungslinse 50 angeordnet ist. Zur Verdeutlichung der Erklärung ist lediglich der zentrale Strahlengang jedes Lichtflusses dargestellt, wenn dies nicht auf andere Weise spezifiziert ist.
In dem Beleuchtungssystem 200 der zweiten Ausführungsform wird der Lichtfluss, der von der Lichtquelle 20 abgestrahlt wird, durch das erste Linsenfeld 30 in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen aufgeteilt, die in der gesamten Breite durch die Kondenserlinse 60 und die divergierende Linse 70 kontrahiert sind und schließlich von dem zweiten Linsenfeld 40 abgestrahlt werden. Die Mehrzahl an Teillichtflüssen, die von dem zweiten Linsenfeld 40 abgestrahlt werden und beliebige Polarisierungsrichtungen haben, wird in im wesentlichen einen Typ von polarisierten Lichtflüssen gewandelt, die eine im wesentlichen identische Polarisierungsrichtung haben, durch den Generator 180 für polarisiertes Licht, wie nachfolgend beschrieben ist. Die Mehrzahl an Teillichtflüssen mit der im wesentlichen identischen Polarisierungsrichtung wird auf dem Beleuchtungsbereich 8 durch Ausschnitt der Belagerungslinse 50 überlagert. Wie das Beleuchtungssystem 100, das vorstehend erörtert ist, verringert die Anordnung des Beleuchtungssystems 200 vorzugsweise den Einfallwinkel des Beleuchtungslichts, das den Beleuchtungsbereich 80 bestrahlt. In dem Beleuchtungssystem 200 sind die Lichtquelle 20, das erste Linsenfeld 30, die Kondenserlinse 60, die divergierende Linse 70 und das zweite Linsenfeld 40 auf eine solche Weise angeordnet, dass eine optische Achse 20LC davon parallel von einer optischen Systemachse 200LC in der x-Achsenrichtung um einen festen Abstand Dp verschoben ist. Der feste Abstand Dp wird nachstehend erörtert.
7(A) und 7(B) zeigen eine mögliche Konfiguration des Generators 180 für polarisiertes Licht. 7(A) zeigt eine perspektivische Ansicht des Generators 180 für polarisiertes Licht. Der Generator 180 für polarisiertes Licht umfasst eine Abschattungs- bzw. Schattierungsplatte 120, ein Polarisationstrahlspalterfeld 140 und eine selektive Verzögerungsplatte 160. Das Polarisationstrahlspalterfeld 140 umfasst eine Mehrzahl von parallel flachen transparenten Plattenelementen 143, die nacheinander miteinander verbunden sind. Ein Trennungsfilm 144 für polarisiertes Licht und reflektierende Filme 145 werden abwechselnd auf den Grenzflächen der transparenten Plattenelemente 143 gebildet. Das Polarisationstrahlspalterfeld 140 wird durch Verbinden einer Mehrzahl von Glasscheiben mit den spaltenden Filmen für polarisiertes Licht und den reflektierenden Filmen hergestellt, die darauf gebildet sind, und durch Schneiden des Glasplattenlaminats schräg bei einem spezifischen Winkel, so dass die spaltenden Filme 144 für polarisiertes Licht und die reflektierenden Filme 145 abwechselnd angeordnet sind. Der Trennungsfilm 144 für polarisiertes Licht besteht aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film, während der reflektierende Film 145 aus einem dielektrischen mehrschichtigen Film oder einem Aluminiumfilm besteht.
Wie in 7(A) und 7(B) gezeigt ist, umfasst die Schattierungsplatte 120 eine Mehrzahl von Schattierungsflächen 122 und eine Mehrzahl von Öffnungsflächen 123, die in Streifen angeordnet sind. Der Lichtfluss, der in die Schattierungsfläche 122 eintritt, wird durch die Schattierungsplatte 120 blockiert, während der Lichtfluss, der in die Öffnungsfläche 123 eintritt, durch die Schattierungsplatte 120 gelangt. Die Schattierungsplatte 120 hat entsprechend die Funktion des Regulierens der Übertragung an Lichtflüssen entsprechend den Positionen der Schattierungsplatte 120. Die Anordnung der Schattierungsflächen 122 und der Öffnungsflächen 123 ist gesetzt, um zu bewirken, dass die Teillichtflüsse, die von dem zweiten Linsenfeld 40 abgestrahlt werden, nur in die spaltenden Filme 144 für polarisiertes Licht in dem Polarisationstrahlspalterfeld 140 eintreten und nicht in die reflektierenden Filme 145 eintreten. Insbesondere die Anordnung bewirkt, dass die Mitte jeder Öffnungsfläche 123 in der Schattierungsplatte 120 im wesentlichen mit der Mitte eines Trennungsfilms 144 für polarisiertes Licht übereinstimmt in dem Polarisationstrahlspalterfeld 140. Die seitliche Öffnungsbreite (die Öffnungsbreite in der x-Achsenrichtung) der Öffnungsfläche 123 ist im wesentlichen identisch zu einer Breite Wp des Trennungsfilms 144 für polarisiertes Licht in der x-Achsenrichtung identisch. Es gibt im wesentlichen keine Teillichtflüsse, die in die reflektierenden Filme 145 nicht über die spaltenden Filme 144 für polarisiertes Licht eintreten aber direkt, da solche Teillichtflüsse vorab durch die Schattierungsflächen 122 der Schattierungsplatte 120 geblockt wurden. Im wesentlichen alle Teillichtflüsse, die durch die Öffnungsflächen 123 der Schattierungsplatte 120 gelangt sind, treten nur in die spaltenden Filme 144 für polarisiertes Licht ein. Typische Beispiele der Schattierungsplatte 120 umfassen einen transparenten plattenartigen Körper (bspw. eine Glasplatte), die teilweise mit einem lichtabschirmenden Film überzogen ist (bspw. ein Chromfilm, ein Aluminiumfilm oder ein dielektrischer mehrschichtiger Film) und ein lichtabschirmendes Material, wie bspw. eine Aluminiumplatte, mit Öffnungen, die darin gebildet sind.
7(B) zeigt die Funktionen des Generators für polarisiertes Licht. Der wesentliche Strahl (der zentrale Strahlengang) der Lichtflüsse, die von dem zweiten Linsenfeld 40 abgestrahlt werden, gelangt durch die Öffnungsfläche 123 der Schattierungsplatte 120 im wesentlichen parallel zu der optischen Achse 200LC des Systems und wird in eine s-polarisierte Lichtkomponente und eine p-polarisierte Lichtkomponente durch den Trennungsfilm 144 für polarisiertes Licht aufgeteilt. Die p-polarisierte Lichtkomponente wird durch den Trennungsfilm 144 für polarisiertes Licht übertragen, während die s-polarisierte Lichtkomponente von dem Trennungsfilm 144 für polarisiertes Licht reflektiert wird und weiter von dem reflektierenden Film 145 und wird im wesentlichen parallel zu der p-polarisierten Lichtkomponente abgestrahlt, die durch den Trennungsfilm 144 für polarisiertes Licht gelangt war. Die selektive Verzögerungsplatte 160 hat λ/2 Verzögerungsschichten 162, die auf dem emittierenden Teil der Lichtkomponenten gebildet sind, die durch die spaltenden Filme 144 für polarisiertes Licht übertragen werden. Die selektive Verzögerungsplatte 160 hat ebenfalls Öffnungsschichten 163, die in Positionen gebildet sind, ohne die λ/2 Verzögerungsschichten, und präziser gesprochen auf dem Teil, der die Lichtkomponenten abstrahlt, die von den reflektierenden Filmen 154 reflektiert werden. Die p- polarisierte Lichtkomponente, die durch den Trennungsfilm 144 für polarisiertes Licht übertragen wird, wird in eine s-polarisierte Lichtkomponente gewandelt und durch die λ/2 Verzögerungsschicht 162 ausgegeben. Die Lichtflüsse, die in den Generator 180 für polarisiertes Licht eintreten und die beliebigen Polarisierungsrichtungen haben, werden hauptsächlich in s-polarisierte Lichtkomponenten, um ausgegeben zu werden, gewandelt. Eine mögliche Modifikation kann die λ/2 Verzögerungsschichten 162 in der selektiven Verzögerungsplatte 160 nur auf dem Teil bilden, der die Lichtkomponenten abstrahlt, die von den reflektierenden Filmen 145 reflektiert werden, um zu bewirken, dass die Lichtflüsse hauptsächlich in p-polarisierte Lichtkomponenten gewandelt werden, die auszugeben sind.
Wie deutlich anhand 7(B) zu verstehen ist, wird die Mitte bzw. das Zentrum der beiden s-polarisierten Lichtkomponenten (die Mitte der beiden s-polarisierten Lichtkomponenten), die von dem Generator 180 für polarisiertes Licht abgestrahlt werden, in der x-Achsenrichtung von der Mitte der Lichtflüsse mit beliebigen Polarisierungsrichtungen verschoben, die in den Generator 180 für polarisiertes Licht eingetreten sind. Der Betrag der Verschiebung ist gleich der Hälfte der Breite Wp der λ/2 Verzögerungsschicht 162 (d. h. die Breite des Trennungsfilms 144 für polarisiertes Licht in der x-Achsenrichtung). Unter Bezugnahme auf 6 wird die optische Achse 20LC der Lichtquelle 20 entsprechend von der optischen Achse 200LC des Systems verschoben nach dem Generator 180 für polarisiertes Licht um den Abstand Dp gleich Wp/2.
Die Funktionen des Beleuchtungssystems 200 der zweiten Ausführungsform können wie folgt zusammengefasst werden. Das erste Linsenfeld 30, das zweite Linsenfeld 40 und die Überlagerungslinse 50 bilden das optische Integratorsystem. Die Mehrzahl an Teillichtflüssen, die durch das erste Linsenfeld 30 aufgeteilt werden, wird auf dem Beleuchtungsbereich 80 durch Ausschnitt der Überlagerungslinse 50 übereinander gelagert. Die Kondenserlinse 60 und die divergierende Linse 70 bilden andererseits das brennpunktlose optische System, das die gesamte Breite des Lichtflusses kontrahiert, der in das zweite Linsenfeld 40 eintritt. Der Generator 180 für polarisiertes Licht ändert die Teillichtflüsse mit beliebigen Polarisierungsrichtungen zu einem Typ mit polarisierten Lichtflüssen mit einer im wesentlichen identischen Polarisierungsrichtung. Die Schattierungsplatte 120 wird auf der Lichteintrittsseite des Polarisationstrahlspalterfelds 140 angeordnet, um zu bewirken, dass die Teillichtflüsse nur in die spaltenden Filme 144 für polarisiertes Licht eintreten. Es kann daher im wesentlichen keine Teillichtflüsse geben, die in die spaltenden Filme 144 für polarisiertes Licht über die reflektierenden Filme 145 eintreten. Der Typ der polarisierten Lichtflüsse, die von dem Generator 180 für polarisiertes Licht abgestrahlt werden, ist daher praktisch auf einen beschränkt. Der Beleuchtungsbereich 80 wird entsprechend mit praktisch einem Typ an polarisierten Lichtflüssen auf eine im wesentlichen gleichmäßige Art bestrahlt. In dem Fall, dass der Lichtfluss, der von der Lichtquelle 20 abgestrahlt wird, eine gute Parallelität hat, können das zweite Linsenfeld 40 und die Schattierungsplatte 120 von der Konfiguration weggelassen werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann wie das Beleuchtungssystem 100 der ersten Ausführungsform das Beleuchtungssystem 200 der zweiten Ausführungsform den Einfallwinkel des Beleuchtungslichts verringern, das den Beleuchtungsbereich 80 bestrahlt. Die Verwendung der optischen Elemente, die bewirken, dass die Lichtstrahlen in den Beleuchtungsbereich 80 eintreten, verbessert die Effizienz an Licht, ohne dass das gesamte System unerwünscht voluminös gestaltet wird im Vergleich zu dem Beleuchtungssystem des Stands der Technik. Der Lichtfluss, der von dem brennpunktlosen optischen System abgestrahlt wird, hat die kontrahierte gesamte Breite als ein Ganzes und die optischen Elemente, die nach dem brennpunktlosen optischen System angeordnet sind, können daher in ihrer Größe verringert werden.
Das Beleuchtungssystem 200 der zweiten Ausführungsform hat weiterhin die folgenden Wirkungen zusätzlich zu den vorstehenden Vorteilen. Der Generator 180 für polarisiertes Licht ändert die Lichtflüsse von beliebigen Polarisierungsrichtungen, die von der Lichtquelle 20 abgestrahlt werden, zu einem Typ von polarisierten Lichtflüssen mit einer im wesentlichen identischen Polarisierungsrichtung, mit dem der Beleuchtungsbereich 80 auf eine im wesentlichen gleichmäßige Weise bestrahlt wird. Der Verlust an Licht tritt kaum in dem Prozess des Erzeugens der polarisierten Lichtflüsse auf, so dass fast das gesamte Licht, das von der Lichtquelle abgestrahlt wird, zu dem Beleuchtungsbereich 80 geführt wird. Dies führt zu der äußerst hohen Ausnutzungseffizienz an Licht. Da die Schattierungsplatte 120 in dem Generator 180 für polarisiertes Licht enthalten ist, werden die polarisierten Lichtflüsse, die den Beleuchtungsbereich 80 bestrahlen, kaum mit anderen polarisierten Lichtflüssen vermischt, die eine verschiedene Polarisierungsrichtung haben. In dem Fall, in dem das Beleuchtungssystem für polarisiertes Licht der vorliegenden Erfindung als das optische System verwendet wird, das einen Modulationsabschnitt beleuchtet, wie bspw. eine Flüssigkristalleinrichtung, die die polarisierten Lichtflüsse für eine Anzeige verwendet, kann ein Polarisator, der herkömmlich auf der Lichteinfallseite des Modulationsabschnitts angeordnet ist, in manchen Fällen weggelassen werden. Selbst für den Fall, dass ein Polarisator wie bei dem Aufbau des Stands der Technik erforderlich ist, ist die Menge an Lichtabsorption in dem Po larisator äußerst gering und verhindert daher wirksam einen Temperaturanstieg des Polarisators und des Modulationsabschnitts. Ein Kühlsystem, das herkömmlich erforderlich ist, um die Temperatur des Polarisators zu verringern, kann somit in der Größe reduziert oder vereinfacht werden.
Wie deutlich anhand des Vergleichs zwischen der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, und der zweiten Ausführungsform, wie in 6 gezeigt ist, zu verstehen ist, haben das Beleuchtungssystem ohne den Generator für polarisiertes Licht und das Beleuchtungssystem mit dem Generator für polarisiertes Licht ähnliche Konfigurationen außer dem Generator für polarisiertes Licht. Dies ist ebenfalls bei anderen Ausführungsformen der Fall, die nachstehend erörtert werden.
In der zweiten Ausführungsform können die Kondenserlinse 60 und das erste Linsenfeld 30 optisch integriert sein, wie in 3(A-1) und 3(A-2) gezeigt ist. Auf eine ähnliche Weise können die divergierende Linse 70 und das zweite Linsenfeld 40 optisch integriert sein, wie in 3(B-1) und 3(B-2) gezeigt ist. In Übereinstimmung mit einer weiteren Modifikation können alle optischen Elemente zwischen der divergierenden Linse 70 und der Überlagerungslinse 50 optisch integriert sein.
C. Dritte Anordnung
8 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines weiteren Beleuchtungssystems in einer dritten Anordnung darstellt, die nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist und lediglich zum Zwecke der Erläuterung erörtert wird. Dieses Beleuchtungssystem 300 enthält eine Lichtquelle 320, die einen im wesentlichen parallelen Lichtfluss abstrahlt, eine Kondenserlinse 360, eine divergierende Linse 370, ein erstes Linsenfeld 330, ein zweites Linsenfeld 340, einen Generator 380 für polarisiertes Licht und eine Überlagerungslinse 350. Diese Bestandteile sind in dieser Reihenfolge entlang einer optischen Achse 300LC des Systems angeordnet. Das Beleuchtungssystem 300 ist durch die Anordnung gekennzeichnet, dass die Kondenserlinse 360 und die divergierende Linse 370, die ein brennpunktloses optisches System bilden, zwischen der Lichtquelle 320 und dem ersten Linsenfeld 330 angeordnet sind. Das erste Linsenfeld 330, das zweite Linsenfeld 340, der Generator 380 für polarisiertes Licht und die Überlagerungslinse 350 sind angeordnet, um eine Breite zu haben, die der gesamten Breite des Lichtflusses entspricht, der durch das brennpunktlose optische System zusammengezogen wird. Die Funktionen dieser optischen Elemente sind identisch mit dem ersten Linsenfeld 30, dem zweiten Linsenfeld 40, dem Generator 180 für polarisiertes Licht und der Überlagerungslinse 50, die in den Beleuchtungssystemen 100 und 200 erörtert werden, und werden daher hierin nicht ausdrücklich beschrieben.
In dem Beleuchtungssystem 300 der dritten Anordnung ziehen die Kondenserlinse 360 und die divergierende Linse 370 zunächst die Breite des im wesentliche parallelen Lichtflusses zusammen, der von der Lichtquelle 320 abgestrahlt wird. Diese Anordnung verringert die Größe der jeweiligen optischen Elemente, die nach dem brennpunktlosen optischen System (einschließlich der Kondenserlinse 360 und der divergierenden Linse 370) angeordnet sind, und verringert den Einfallwinkel des Beleuchtungslichts, das den Beleuchtungsbereich 80 bestrahlt.
Die divergierende Linse 370 kann unmittelbar nach dem ersten Linsenfeld 370 angeordnet werden. In dieser dritten Anordnung können die divergierende Linse 370 und das erste Linsenfeld 330 optisch integriert sein. Auf eine ähnliche Weise können alle optischen Elemente zwischen dem zweiten Linsenfeld 340 und der Überlagerungslinse 350 optisch integriert sein.
D. Vierte Anordnung
9 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil noch eines weiteren Beleuchtungssystems in einer vierten Anordnung wiedergibt, die nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist und lediglich zur Erläuterung erörtert wird. Dieses Beleuchtungssystem 40 umfasst eine Lichtquelle 420, die einen im wesentlichen parallelen Lichtfluss abstrahlt, ein erstes Linsenfeld 430, ein zweites Linsenfeld 440, einen Generator 480 für polarisiertes Licht, eine Überlagerungslinse 450, eine Kondenserlinse 460 und eine divergierende Linse 470. Diese Bestandteile sind in dieser Reihenfolge entlang einer optischen Achse 400LC des Systems angeordnet. Das Beleuchtungssystem 400 ist durch die Anordnung gekennzeichnet, dass die Kondenserlinse 460 und die divergierende Linse 470, die ein brennpunktloses optisches System bilden, nach der Überlagerungslinse 450 angeordnet sind, d.h. zwischen der Überlagerungslinse 450 und dem Beleuchtungsbereich 80. Das erste Linsenfeld 430, das zweite Linsenfeld 440, der Generator 480 für polarisiertes Licht und die Überlagerungslinse 450 sind vor dem brennpunktlosen optischen System angeordnet und haben die Größe entsprechend derjenigen der Lichtquelle 420. Die Funktionen dieser optischen Elemente sind identisch mit dem ersten Linsenfeld 30, dem zweiten Linsenfeld 40, dem Generator 180 für polarisiertes Licht und der Überlagerungslinse 50, die in den Beleuchtungssystemen 100 und 200 erörtert werden, und sind daher hierin nicht ausdrücklich beschrieben.
In dem Beleuchtungssystem 400 der vierten Anordnung zieht die Funktion des brennpunktlosen optischen Systems einschließlich der Kondenserlinse 460 und der divergierenden Linse 470 die gesamte Breite der Mehrzahl an Teillichtflüssen zusammen, die von der Überlagerungslinse 450 abgestrahlt werden. In der vierten Anordnung wird die Mehrzahl an Teillichtflüssen, die von dem brennpunktlosen optischen System abgestrahlt werden, nur überlagert, um den Beleuchtungsbereich 80 zu bestrahlen. Diese Anordnung ermöglicht, dass die gesamte Breite des Lichtflusses als ein Ganzes so weit wie möglich durch das brennpunktlose optische System zusammengezogen wird. Im Vergleich zu den anderen Ausführungsformen und Anordnungen, die nachstehend erörtert sind, kann die Anordnung weiter den Einfallwinkel des Beleuchtungslichts verringern.
Obwohl die Kondenserlinse 460 und die Überlagerungslinse 450 als getrennte optische Elemente dargestellt sind, um die Funktionen des brennpunktlosen optischen Systems in der vierten Anordnung zu verdeutlichen, werden im allgemeinen die Kondenserlinse 460 und die Überlagerungslinse 450 optisch integriert. Insbesondere können die Kondenserlinse 460 und die Überlagerungslinse 450 als eine Kondenserlinse aufgebaut sein. Alternativ können alle optische Elemente zwischen dem zweiten Linsenfeld 440 und der Kondenserlinse 460 optisch integriert sein.
E. Fünfte Anordnung
10 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines weiteren Beleuchtungssystems in einer fünften Anordnung darstellt, die nicht entsprechend der vorliegenden Erfindung ist und lediglich zur Erläuterung erörtert wird. Das Beleuchtungssystem 500 weist eine Lichtquelle 520, die einen im wesentlichen parallelen Lichtfluss ab strahlt, ein erstes Linsenfeld 530, ein zweites Linsenfeld 540, einen Generator 580 für polarisiertes Licht, eine Kondenserlinse 560, eine divergierende Linse 570 und eine Überlagerungslinse 550 auf. Diese Bestandteile sind in dieser Reihenfolge entlang einer optischen Systemachse 500LC angeordnet. Das Beleuchtungssystem 500 ist durch die Anordnung gekennzeichnet, dass die Kondenserlinse 560 und die divergierende Linse 570, die ein brennpunktloses optisches System bilden, vor der Überlagerungslinse 550 angeordnet sind, d.h. zwischen dem Generator 580 für polarisiertes Licht und der Überlagerungslinse 550. Das erste Linsenfeld 530, das zweite Linsenfeld 540 und der Generator 580 für polarisiertes Licht sind vor dem brennpunktlosen optischen System angeordnet und haben die Größe entsprechend derjenigen der Lichtquelle 520. Die Funktionen dieser optischen Elemente sind identisch mit dem ersten Linsenfeld 30, dem zweiten Linsenfeld 40 und dem Generator 180 für polarisiertes Licht, die in den Beleuchtungssystemen 100 und 200 erörtert werden, und werden daher hierin nicht spezifisch beschrieben.
In dem Beleuchtungssystem 500 der fünften Anordnung zieht die Funktion des brennpunktlosen optischen Systems einschließlich der Kondenserlinse 560 und der divergierenden Linse 570 die gesamte Breite der Mehrzahl von Teillichtflüssen zusammen, die von dem Generator 580 für polarisiertes Licht abgestrahlt werden. Der hauptsächliche bzw. wesentliche Strahl der Mehrzahl von Teillichtflüssen, der von der divergierenden Linse 570 abgestrahlt wird, tritt in die Überlagerungslinse 550 im wesentlichen parallel zu der optischen Systemachse 500LC ein und wird auf dem Beleuchtungsbereich 80 überlagert. Wie das Beleuchtungssystem 400 der vierten Anordnung wird in der fünften Anordnung die Mehrzahl von Teillichtflüssen, die von dem brennpunktlosen System abgestrahlt werden, lediglich überlagert, um den Be leuchtungsbereich 80 zu bestrahlen. Diese Anordnung ermöglicht, dass die gesamte Breite des Lichtflusses als ein Ganzes soweit wie möglich durch das brennpunktlose optische System zusammengezogen bzw. kontrahiert wird. Dies sichert die Größenverringerung der Überlagerungslinse 550. Im Vergleich zu der ersten und zweiten Ausführungsform und der dritten Anordnung, die vorstehend erörtert sind, kann die fünfte Anordnung den Einfallwinkel des Beleuchtungssystems weiter verringern.
Die Überlagerungslinse 550 und die divergierende Linse 570 in der fünften Anordnung können optisch integriert sein. Auf eine ähnliche Weise können alle optischen Elemente zwischen dem zweiten Linsenfeld 540 und der Kondenserlinse 560 optisch integriert sein.
F. Sechste Ausführungsform
11 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil noch eines weiteren Beleuchtungssystems in einer sechsten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieses Beleuchtungssystem 600 weist eine Lichtquelle 620, die einen im wesentlichen parallelen Lichtfluss abstrahlt, ein erstes Linsenfeld 630, eine Kondenserlinse 660, eine divergierende Linse 670, ein zweites Linsenfeld 640 und einen Generator 680 für polarisiertes Licht auf. Diese Bestandteile sind in dieser Reihenfolge entlang einer optischen Systemachse 600LC angeordnet. Das Beleuchtungssystem 600 ist durch die Anordnung gekennzeichnet, dass die Kondenserlinse 660 und die divergierende Linse 670, die ein brennpunktloses optisches System bilden, zwischen dem ersten Linsenfeld 630 und dem zweiten Linsenfeld 640 angeordnet sind und dass die Überlagerungslinse weggelassen wird. Die jeweiligen optischen Elemente, die nach dem brennpunktlosen optischen System angeordnet sind, sind gestaltet, um die Größe entsprechend der Breite des Lichtflusses zu haben, der durch das brennpunktlose optische System zusammengezogen wird. Die Funktionen des ersten Linsenfelds 630, des zweiten Linsenfelds 640 und des Generators 680 für das polarisierte Licht sind identisch mit dem ersten Linsenfeld 30, dem zweiten Linsenfeld 40 und dem Generator 180 für polarisiertes Licht, die in dem Beleuchtungssystem 100 und 200 erörtert werden, und werden daher hierin nicht spezifisch beschrieben.
Die Kondenserlinse 660 und die divergierende Linse 670 haben die Funktion des brennpunktlosen optischen Systems. Die Kondenserlinse 660 bewirkt, dass die Mehrzahl an Teillichtflüssen, die von dem ersten Linsenfeld 630 aufgeteilt werden, auf dem Beleuchtungsbereich 80 überlagert wird. Die Funktion des brennpunktlosen optischen Systems einschließlich der Kondenserlinse 660 und der divergierenden Linse 670 zieht die gesamte Breite der Mehrzahl an Teillichtflüssen zusammen, die von dem ersten Linsenfeld 630 abgestrahlt werden. Die Überlagerungsfunktion der Kondenserlinse 660 bewirkt, dass die Mehrzahl an Teillichtflüssen, die von der divergierenden Linse 670 abgestrahlt werden, auf dem Beleuchtungsbereich 80 über das zweite Linsenfeld 640 und den Generator 680 für polarisiertes Licht überlagert wird. Wie die Beleuchtungssysteme der anderen Ausführungsformen, die vorstehend erörtert sind, verringert die Anordnung der sechsten Ausführungsform den Einfallwinkel des Beleuchtungslichts, das den Beleuchtungsbereich 80 bestrahlt. Da die gesamte Breite des Lichtflusses, der von dem brennpunktlosen optischen System abgestrahlt wird, zusammengezogen wird, können die optischen Elemente, die nach dem brennpunktlosen optischen System angeordnet sind, in der Größe verringert werden.
Wie vorstehend in dem Beleuchtungssystem 200 erörtert wird, ändert die Verwendung des Generators 680 für polarisiertes Licht die Lichtflüsse von beliebigen Polarisierungsrichtungen zu einem Typ von polarisierten Lichtflüssen mit einer im wesentlichen identischen Polarisierungsrichtung, mit dem der Beleuchtungsbereich 80 auf eine im wesentlichen gleichmäßige Weise bestrahlt wird. Der wesentliche Strahl jedes Teillichtflusses ist zu der optischen Systemachse 600LC geneigt, so dass die jeweiligen Teillichtflüsse, die in den Generator 680 für polarisiertes Licht eintreten, auf dem Beleuchtungsbereich 80 überlagert werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass der einfallende Lichtfluss, der in den Generator 680 für polarisiertes Licht einfällt, parallel zu der optischen Achse für die höhere Erzeugungseffizienz der polarisierten Lichtflüsse ist. Obgleich das Weglassen der Überlagerungslinse der Vorteil der sechsten Ausführungsform ist, tritt der Verlust an Licht in dem Prozess des Erzeugens der polarisierten Lichtflüsse auf und kann zu einer niedrigeren Ausnutzungseffizienz an Licht führen im Vergleich zu den anderen Ausführungsformen, die vorstehend erörtert sind.
In der sechsten Ausführungsform können die Kondenserlinse 660 und das erste Linsenfeld 630 optisch integriert sein. Auf eine ähnliche Weise können die divergierende Linse 670 und das zweite Linsenfeld 640 optisch integriert sein. Alternativ können alle optischen Elemente zwischen der divergierenden Linse 670 und dem Generator 680 für polarisiertes Licht optisch integriert sein.
F. Siebte Anordnung
12 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines weiteren Beleuchtungssystems in einer Anordnung darstellt, die nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist und lediglich zur Erläuterung gezeigt ist. Das Beleuchtungssystem 700 weist eine Lichtquelle 720, ein erstes Linsenfeld 730, eine divergierende Linse 770, ein zweites Linsenfeld 740, einen Generator 780 für polarisiertes Licht und eine Überlagerungslinse 750 auf. Diese Bestandteile sind in dieser Reihenfolge entlang einer optischen Systemachse 700LC angeordnet.
Die Lichtquelle 720 weist eine Lichtquellenlampe 722, die als eine strahlende Lichtquelle dient, um strahlende Strahlen zu emittieren, und einen konkaven Spiegel 724, der die strahlenden Strahlen reflektiert, die von der Lichtquellenlampe 722 abgestrahlt werden, auf, und verdichtet die reflektierten Lichtstrahlen bei einer vorbestimmten Position auf einer optischen Lichtquellenachse 720LC. Ein elliptischer Spiegel wird vorzugsweise für den konkaven Spiegel 724 verwendet.
Das Beleuchtungssystem 700 ist durch die Anordnung gekennzeichnet, dass der konkave Spiegel 724 der Lichtquelle 720 und die divergierende Linse 770 ein brennpunktloses optisches System bilden. Das zweite Linsenfeld 740, der Generator 780 für polarisiertes Licht und die Überlagerungslinse 750 sind gestaltet, um die Größe entsprechend der Breite des Lichtflusses zu haben, der durch das brennpunktlose optische System zusammengezogen wird. Die Funktionen des ersten Linsenfelds 730, des zweiten Linsenfelds 740, des Generators 780 für polarisiertes Licht und der Überlagerungslinse 750 sind identisch mit denjenigen des ersten Linsenfelds 30, des zweiten Linsenfelds 40, des Generators 180 für polarisiertes Licht und der Überlagerungslinse 50, die in den Beleuchtungssystemen 100 und 200 erörtert sind, und werden daher hierin nicht spezifisch beschrieben.
In dem Beleuchtungssystem 700 dieser Anordnung wird der Lichtfluss, der von der Lichtquelle 720 abgestrahlt wird, verdichtet und gelangt durch das erste Linsenfeld 730, um in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen aufgeteilt zu werden. Die divergierende Linse 770 wandelt die wesentlichen Strahlen der Mehrzahl an Teillichtflüssen in die Lichtflüsse, die im wesentlichen parallel zu der optischen Systemachse 700LC sind. Die Mehrzahl an Teillichtflüssen haben folglich die zusammengezogene gesamte Breite als ein Ganzes, treten in das zweite Linsenfeld 740 ein und bestrahlen den Beleuchtungsbereich 80 über den Generator 780 für polarisiertes Licht und die Überlagerungslinse 750. Diese Anordnung stellt die Größenverringerung der jeweiligen optischen Elemente sicher, die nach der divergierenden Linse 770 angeordnet sind, und verringert den Einfallwinkel des Beleuchtungslichts, das den Beleuchtungsbereich 80 bestrahlt.
In dieser Anordnung können die divergierende Linse 770 und das zweite Linsenfeld 740 optisch integriert sein. Alternativ können alle optischen Elemente zwischen der divergierenden Linse 770 und der Überlagerungslinse 750 optisch integriert sein.
G. Achte Anordnung
13 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil eines weiteren Beleuchtungssystems darstellt, das nicht entsprechend der vorliegenden Erfindung ist und lediglich zur Erläuterung gezeigt wird. Dieses Beleuchtungssystem 800 weist eine Lichtquelle 820, eine divergierende Linse 870, ein erstes Linsenfeld 830, ein zweites Linsenfeld 840, einen Generator 880 für polarisiertes Licht und eine Überlagerungslinse 850 auf. Diese Bestandteile sind in dieser Reihenfolge entlang einer optischen Systemachse 800LC angeordnet.
Wie die Lichtquelle 720 (siehe 12) weist die Lichtquelle 820 eine Lichtquellenlampe 822 auf, die als eine Quelle für strahlendes Licht zum Abstrahlen von hellen bzw. strahlenden Strahlen dient, und einen konkaven Spiegel 824, der die strahlenden Strahlen reflektiert, die von der Lichtquellenlampe 822 abgestrahlt werden, und die reflektierten Lichtstrahlen bei einer vorbestimmten Position auf einer optischen Lichtquellenachse 820LC verdichtet.
Wie das Beleuchtungssystem 700 (siehe 12) ist das Beleuchtungssystem 800 durch die Anordnung gekennzeichnet, dass der konkave Spiegel 824 der Lichtquelle 820 und die divergierende Linse 870 ein brennpunktloses optisches System bilden. Das erste Linsenfeld 830, das zweite Linsenfeld 840, der Generator 880 für polarisiertes Licht und die Überlagerungslinse 850 sind gestaltet, die Größe entsprechend der Breite des Lichtflusses zu haben, der durch das brennpunktlose optische System zusammengezogen wird. Die Funktionen dieser optischen Elemente sind identisch mit dem ersten Linsenfeld 30, dem zweiten Linsenfeld 40, dem Generator 180 für polarisiertes Licht und der Überlagerungslinse 50, die in den Beleuchtungssystemen 100 und 200 erörtert sind, und werden daher hierin nicht spezifisch beschrieben.
In dem Beleuchtungssystem 800 dieser Anordnung gelangt der verdichtete Lichtfluss, der von der Lichtquelle 820 abgestrahlt wird, durch die divergierende Linse 870, um in einen im wesentlichen parallelen Lichtfluss mit einer zusammengezogenen Breite gewandelt zu werden. Der im wesentlichen parallele Lichtfluss tritt dann in das erste Linsenfeld 830 ein und bestrahlt den Beleuchtungsbereich 80 über das zweite Linsenfeld 840, den Generator 880 für polarisiertes Licht und die Überlagerungslinse 850. Diese Anordnung stellt die Größenverringerung der jeweiligen optischen Elemente sicher, die nach der divergierenden Linse 870 angeordnet sind, und verringert den Einfallwinkel des Beleuchtungslichts, das den Beleuchtungsbereich 80 bestrahlt.
In dieser Anordnung können die divergierende Linse 870 und das erste Linsenfeld 830 optisch integriert sein. Auf eine ähnliche Weise können alle optischen Elemente zwischen dem zweiten Linsenfeld 840 und der Überlagerungslinse 850 optisch integriert sein.
H. Neunte Ausführungsform
14 zeigt eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil einer Projektionsanzeigevorrichtung darstellt, die ein Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet. Diese Projektionsanzeigevorrichtung 900 weist ein Beleuchtungssystem 200' auf, das grundsätzlich denselben Aufbau wie das Beleuchtungssystem 200 der zweiten Ausführungsform hat. Der Unterschied zu dem Beleuchtungssystem 200 besteht darin, dass ein reflektierender Spiegel 90 auf der lichtabstrahlenden Seite der Überlagerungslinse 50 angeordnet ist, um den Lichtfluss, der von der Überlagerungslinse 50 abgestrahlt wird, zu einem dichroitischen bzw. dichromatischen Spiegel bzw. Kaltlichtspiegel 912, wie nachstehend erörtert wird, zu leiten.
Die Projektionsanzeigevorrichtung 900 weist das Beleuchtungssystem 200', dichroitische Spiegel 912 und 914, reflektierende Spiegel 918, 922 und 924, eine Eingangslinse 930, eine Relaislinse 932, drei Feldlinsen 940, 942 und 944, drei Flüssigkristallichtventile (Flüssigkristallplatten) 950, 952 und 954, ein querdichroitisches Prisma 960 und ein Projektionslinsensystem 970 auf.
Das Beleuchtungssystem 200' strahlt linear polarisierte Lichtflüsse mit einer im wesentlichen identischen Polarisierungsrichtung (s-polarisierte Lichtflüsse in der vorstehenden Ausführungsform) ab und beleuchtet die Flüssigkristallichtventile 950, 952 und 954 als den Beleuchtungsbereich 80 mit den linear polarisierten Lichtflüssen. Polarisatoren sind im allgemeinen auf den jeweiligen Lichteinfallseiten der Flüssigkristallichtventile 950, 952 und 954 angeordnet. Die Polarisierungsrichtung der linear polarisierten Lichtflüsse, die von dem Beleuchtungssystem 200' abgestrahlt werden, sollten somit gesetzt sein, um zu ermöglichen, dass diese Polarisatoren die linear polarisierten Lichtflüsse übertragen. Diese Anordnung stellt die hohe Ausnutzungseffizienz des Beleuchtungslichts sicher, das von dem Beleuchtungssystem 200' abgestrahlt wird.
Die beiden dichroitischen Spiegel 912 und 914 haben die Funktion des Farbtrenners, der das Beleuchtungslicht (weißes Licht), das von dem Beleuchtungssystem abgestrahlt wird, in drei Farblichtkomponenten von rot, grün und blau aufteilt. Der erste dichroitische Spiegel 912 überträgt eine rote Lichtkomponente, die in dem weißen Lichtfluss enthalten ist, der von dem Beleuchtungssystem 200' abgestrahlt wird, während er eine blaue Lichtkomponente und eine grüne Lichtkomponente des weißen Lichtflusses reflektiert. Die rote Lichtkomponente, die durch den ersten dichroitischen Spiegel 912 übertragen wird, wird durch den reflektierenden Spiegel 918 reflektiert und gelangt durch die Feldlinse 940, um das Flüssigkristallichtventil 950 für rotes Licht zu erreichen. Die Feldlinse 940 wandelt jeden Teillichtfluss, der von der Überlagerungslinse 50 abgestrahlt wird, in einen Lichtfluss, der im wesentlichen parallel zu dem wesentlichen bzw. hauptsächlichen Strahl des Teillichtflusses ist. Die Feldlinsen 942 und 944, die vor den anderen Flüssigkristallichtventilen angeordnet sind, haben ähnliche Funktionen. Die blaue Lichtkomponente und die grüne Lichtkomponente werden durch den ersten dichroitischen Spiegel 912 reflektiert, wie vorstehend erwähnt ist. Die grüne Lichtkomponente wird dann durch den zweiten dichroitischen Spiegel 914 reflektiert und gelangt durch die Feldlinsen 942, um das Flüssigkristallichtventil 952 für grünes Licht zu erreichen. Die blaue Lichtkomponente wird andererseits durch den zweiten dichroitischen Spiegel 914 übertragen und gelangt durch das Relaislinsensystem, das die Eingangslinse 930, die Relaislinse 932 und die reflektierenden Spiegel 922 und 924 enthält, und nachfolgend durch die Feldlinse (Ausgangslinse) 944, um das Flüssigkristallventil 954 für blaues Licht zu erreichen. Das Relaislinsensystem wird für blaues Licht verwendet, um eine mögliche Verringerung in der Ausnutzungseffizienz an Licht zu verhindern, was der Tatsache zugeschrieben wird, dass die blaue Lichtkomponente einen längeren Strahlengang als die anderen Farblichtkomponenten hat. Diese Anordnung ermöglicht, dass im wesentlichen alle Teillichtflüsse, die in die Eingangslinse 930 eintreten, zu der Ausgangslinse 944 übertragen werden.
Die drei Flüssigkristallichtventile 950, 952 und 954 erreichen die Funktionen der Lichtmodulatoren, die jeweils die drei Farblichtkomponenten in Übereinstimmung mit gegebenen Bildinformationen (Bildsignalen) modulieren und erzeugen ein sich ergebendes Bild. Mikrolinsen (nicht dargestellt) sind entsprechend den jeweiligen Bildpunkten der Flüssigkristallplatten auf den jeweiligen Lichteinfallseiten der Flüssigkristallichtventile 950, 952 und 954 angeordnet. Das querdichroitische Prisma 960 hat die Funktion eines Farbkombinierers, der die drei Farblichtkomponenten miteinander kombiniert, um ein Farbbild zu erzeugen. Das querdichroitische Prisma 960 hat einen dielektrischen mehrschichtigen Film, um rotes Licht zu reflektieren, und einen weiteren dielektrischen mehrschichtigen Film, um blaues Licht zu re flektieren, die in einer im wesentlichen X-Form auf den Grenzflächen von vier rechteckigen Prismen gebildet sind. Die Funktionen dieser dielektrischen mehrschichtigen Filme kombinieren die drei Farblichtkomponenten miteinander zu einem zusammengesetzten Lichtstrahl, um ein Farbbild zu projizieren. Der zusammengesetzte Lichtstrahl, der durch das querdichroitische Prisma 960 erzeugt wird, wird in der Richtung des Projektionslinsensystems 970 abgestrahlt. Das Projektionslinsensystem 970 hat die Funktion des optischen Projektionssystems, das den zusammengesetzten Lichtstrahl erweitert bzw. aufweitet und projiziert, der durch das querdichroitische Prisma 960 erzeugt wird, auf einem Projektionsbildschirm 980, um ein Farbbild anzuzeigen.
Die Projektionsanzeigevorrichtung 900 verwendet das Beleuchtungssystem 200', um den Einfallwinkel der Lichtflüsse zu verringern, die in die Mikrolinsen eintreten, die auf den jeweiligen Lichteinfallseiten der Flüssigkristallichtventile 950, 952 und 954 angeordnet sind, wie bei der zweiten Ausführungsform erörtert wird. Diese Anordnung ermöglicht, dass die Lichtflüsse, die in die Mikrolinsen eintreten, mit einer hohen Effizienz verdichtet werden und effektiv in den Flüssigkristallichtventilen 950, 952 und 954 verwendet werden. Das Beleuchtungssystem 200' verringert ebenfalls den Einfallwinkel der hauptsächlichen Strahlen der Lichtflüsse, die in die jeweiligen Linsen eintreten, die nach dem Beleuchtungssystem 200' angeordnet sind, bspw. die Feldlinsen 940, 942 und 944, die Eingangslinse 930, die Relaislinse 932 und das Projektionslinsensystem 970. Dies verbessert die Ausnutzungseffizienz an Licht in diesen Linsen. Diese Konfiguration sichert ein helleres, gleichmäßigeres und einheitlicheres projiziertes Bild.
Im wesentlichen ein Typ an polarisierten Lichtflüssen mit einer identischen Polarisierungsrichtung, bspw. s- polarisierte Lichtflüsse, wird von dem Beleuchtungssystem 200' abgestrahlt. Der im wesentlichen eine Typ an polarisierten Lichtflüssen mit einer identischen Polarisierungsrichtung wird zu den drei Flüssigkristallichtventilen 950, 952 und 954 geführt. Da es eine äußerst geringe Lichtabsorption durch die Polarisatoren gibt, die an diese Flüssigkristallichtventile angefügt sind, wird die Ausnutzungseffizienz an Licht verbessert, um ein helleres projiziertes Bild zu ergeben. Die äußerst geringe Menge an Wärme, die durch die Lichtabsorption erzeugt wird, vermindert die Temperaturerhöhungen der Polarisatoren und der Flüssigkristallplatten.
Irgendeines der Beleuchtungssysteme in den anderen Ausführungsformen, die vorstehend erörtert sind, kann für das Beleuchtungssystem der Projektionsanzeigevorrichtung 900 verwendet werden, um ähnliche Effekte zu bewirken.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen oder ihre Modifikationen beschränkt, sondern es gibt viele andere Modifikationen, Änderungen und Abänderungen, ohne von dem Bereich oder dem Grundgedanken der Haupteigenschaften der vorliegenden Erfindung abzugehen. Einige Beispiele von möglichen Modifikationen werden nachstehend gegeben.

(1) In dem Beleuchtungssystemen der vorstehend erörterten Ausführungsformen ist das brennpunktlose optische System, das aus den beiden optischen Elementen besteht, d. h. der Kondenserlinse und der divergierenden Linse, zusammen angeordnet, bspw. zwischen der Lichtquelle und dem ersten Linsenfeld oder zwischen dem ersten Linsenfeld und dem zweiten Linsenfeld. Die Konfiguration ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Die jeweiligen Bestandteile des brennpunktlosen optischen Systems können getrennt bei geeigneten Positionen in dem Beleuchtungssystem angeordnet sein. Die einzige Anforderung für die Konfiguration besteht darin, den Einfallwinkel der Lichtflüsse zu verringern, die von dem Beleuchtungssystem abgestrahlt werden, in den Beleuchtungsbereich.
(2) Die neunte Ausführungsform berücksichtigt ein Beispiel, bei dem das Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung bei der übertragbaren Projektionsanzeigevorrichtung angewendet wird. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls auf reflektierende Projektionsanzeigevorrichtungen anwendbar. Hierbei bedeutet der Ausdruck "übertragbarer" bzw. "lichtdurchlässiger" Abschnitt, dass die Lichtmodulatoren, wie bspw. die Flüssigkristallichtventile, Licht übertragen, und der Ausdruck "reflektierender" Abschnitt, dass die Lichtmodulatoren Licht reflektieren. In der reflektierenden Projektionsanzeigevorrichtung wird das querdichroitische Prisma nicht nur als der Farbtrenner verwendet, der das weiße Licht in drei Farblichtkomponenten von rot, grün und blau auftrennt, sondern als der Farbkombinierer, der die modulierten drei Farblichtkomponenten wieder kombiniert und einen zusammengesetzten Lichtstrahl in einer spezifischen Richtung abstrahlt. Eine Anwendung der vorliegenden Erfindung auf die reflektierende Projektionsanzeigevorrichtung bewirkt die im wesentlichen ähnlichen Effekte wie diejenigen in der übertragbaren Projektionsanzeigevorrichtung.
(3) Die neunte Ausführungsform berücksichtigt die Projektionsanzeigevorrichtung zum Anzeigen von Farbbildern. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls auf Projektionsanzeigevorrichtungen zum Anzeigen von einfarbigen Bildern anwendbar. Eine solche Anwendung bewirkt die ähnlichen Effekte wie diejenigen, die in der Projektionsanzeigevorrichtung der achten Ausführungsform erörtert werden.

Gewerbliche Anwendbarkeit
Das Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung ist auf eine Vielzahl von Projektionsanzeigevorrichtung anwendbar. Die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung wird angewendet, um Bilder, bspw. Bilder, die von dem Computer ausgegeben werden, und Bilder, die von dem Videorecorder ausgegeben werden, auf dem Bildschirm zu projizieren und anzuzeigen.

Claims

Beleuchtungssystem (100), das einen Lichtfluss, der von einer Lichtquelle (22) abgestrahlt wird, in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen (SL) aufteilt und bewirkt, dass die Mehrzahl von Teillichtflüssen im wesentlichen auf einem Beleuchtungsbereich (80) überlagert werden, um einer Lichteintrittsfläche einer bestimmten bzw. spezifischen optischen Vorrichtung zu ermöglichen, als der Beleuchtungsbereich beleuchtet zu werden, wobei das Beleuchtungssystem umfasst: eine Lichtquelle (22), die einen im wesentlichen parallelen Lichtfluss abstrahlt, und einen Aufteilungs- und Überlagerungsabschnitt (30, 40, 50, 60, 70), der ein erstes Linsenfeld (30) aufweist, das den Lichtfluss aufteilt, der von der Lichtquelle abgestrahlt wird, in eine Mehrzahl von Teillichtflüssen (SL), und ein zweites Linsenfeld (40), das bewirkt, dass der Beleuchtungsbereich mit Lichtstrahlen beleuchtet wird, die von den jeweiligen Linsen abgestrahlt werden, die in dem ersten Linsenfeld (30) enthalten sind, und bewirkt, dass die Mehrzahl von Teillichtflüssen auf dem Beleuchtungsbereich (80) im wesentlichen überlagert werden, wobei das Aufteilungs- und Überlagerungssystem einen Lichtflusskontraktionsabschnitt (60, 70) aufweist, der einen einfallenden Lichtfluss zu einem abstrahlenden Lichtfluss ändert, wobei der abstrahlende Lichtfluss eine Breite hat, die enger bzw. schmäler als der einfallende Lichtfluss ist, wobei der Lichtflusskontraktionsabschnitt (60, 70) eine lichtkondensierende bzw. -verdichtende Funktion und eine lichtparallelisierende Funktion und eine Funktion eines brennpunktlosen optischen Systems hat und auf einem optische Pfad (100LC) zwischen einer Lichteintrittsfläche des ersten Linsenfelds (30) und einer Lichtabstrahl- bzw. Lichtaustrittsfläche des zweiten Linsenfelds (40) angeordnet ist.
Beleuchtungssystem (100) nach Anspruch 1, bei dem der Aufteilungs- und Überlagerungsabschnitt (30, 40, 50, 60, 70) umfasst: einen ersten Lichtflussaufteilungsabschnitt mit der lichtverdichtenden Funktion und einer Funktion des ersten Linsenfelds (30) mit einer Mehrzahl von kleinen Linsen (31), um den im wesentlichen parallelen Lichtfluss in die Mehrzahl von Teillichtflüssen (SL) aufzuteilen, einen zweiten Lichtflussaufteilungsabschnitt mit der lichtparallelisierenden Funktion und einer Funktion des zweiten Linsenfelds (40) mit einer Mehrzahl von kleinen Linsen entsprechend der Mehrzahl von kleinen Linsen (31), die in dem ersten Linsenfeld (30) enthalten sind, und einen Überlagerungsabschnitt, der bewirkt, dass die Mehrzahl von Teillichtflüssen (SL), die von dem zweiten Lichtflussaufteilungsabschnitt abgestrahlt werden, im wesentlichen auf dem Beleuchtungsbereich (80) überlagert werden.
Beleuchtungssystem (100) nach Anspruch 1, bei dem der Aufteilungs- und Überlagerungsabschnitt (30, 40, 50, 60, 70) umfasst: einen ersten Lichtflussaufteilungsabschnitt und einen zweiten Lichtflussaufteilungsabschnitt, wobei der erste Lichtflussaufteilungsabschnitt die lichtverdichtende Funktion hat, eine Funktion des ersten Linsenfelds (30) mit einer Mehrzahl von kleinen Linsen (31), um den im wesentlichen parallelen Lichtfluss in die Mehrzahl von Teillichtflüssen (SL) aufzuteilen, und eine Funktion des Bewirkens, dass die Mehrzahl von Teillichtflüssen (SL), die von dem ersten Lichtflussaufteilungsabschnitt abgestrahlt werden, im wesentlichen auf dem Beleuchtungsbereich (80) überlagert werden, über den zweiten Lichtflussaufteilabschnitt, und wobei der zweite Lichtflussaufteilungsabschnitt die lichtparallelisierende Funktion und eine Funktion des zweiten Linsenfelds (40) mit einer Mehrzahl von kleinen Linsen entsprechend der Mehrzahl von kleinen Linsen (31) hat, die in dem ersten Linsenfeld (30) enthalten sind.
Beleuchtungssystem (100, 700), nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Beleuchtungssystem weiterhin umfasst: einen polarisierten Lichtgenerator bzw. Generator für polarisiertes Licht (180, 780), der bei einer spezifischen Position in dem Beleuchtungssystem angeordnet ist, um Lichtflüsse mit beliebigen Polarisierungsrichtungen in einen Typ von polarisierten Lichtflüssen mit einer im wesentlichen identischen Polarisierungsrichtung zu wandeln und den einen Typ der polarisierten Lichtflüsse abzustrahlen, wobei der polarisierte Lichtgenerator aufweist: einen polarisierten Lichtspalter bzw. Spalter für polarisiertes Licht (140), der einen einfallenden Lichtfluss in zwei verschiedene Typen von polarisierten Lichtflüssen mit verschiedenen Polarisierungsrichtungen auftrennt, und einen polarisierten Lichtwandler bzw. Wandler für polarisiertes Licht (160), der die Polarisierungsrichtung eines Typs eines polarisierten Lichtflusses, der identisch mit der Polarisierungsrichtung des anderen Typs des polarisierten Lichtflusses ist, der durch den polarisierten Lichtaufspalter (140) erhalten wird, wandelt, wobei der Beleuchtungsbereich (80) mit dem einzelnen Typ von polarisierten Lichtflüssen mit der im wesentlich identischen Polarisierungsrichtung bestrahlt wird, der durch den polarisierten Lichtwandler erhalten wird.
Projektionsanzeigevorrichtung (900), die ein Bild projiziert und anzeigt, wobei die Projektionsanzeigevorrichtung aufweist: ein Beleuchtungssystem (100, 200, 700) in Übereinstimmung mit einem der Ansprüche 1 bis 4, einen Lichtmodulator (950, 952, 954), der eine Lichteintrittsfläche als den Beleuchtungsbereich hat und einen einfallenden Lichtstrahl von dem Beleuchtungssystem gemäß Bildinformationen moduliert, und ein optisches Projektionssystem (970), das einen modulierten Lichtfluss, der durch den Lichtmodulator erhalten wird, auf eine Projektionsoberfläche projiziert.
Projektionsanzeigevorrichtung (900) nach Anspruch 5, wobei die Projektionsanzeigevorrichtung weiterhin aufweist: einen Farbtrenner (960), der den Lichtfluss aufteilt, der von dem Beleuchtungssystem abgestrahlt wird, in zumindest zwei Farblichtflüsse, eine Mehrzahl der Lichtmodulatoren (950, 952, 954), die jeweils die Farblichtflüsse, die durch den Farbtrenner auftrennt sind, moduliert, und einen Farbkombinierer (960), der die modulierten Farblichtflüsse zusammen nach der Modulation in der Mehrzahl von Lichtmodulatoren kombiniert, wobei ein zusammengesetzter Lichtfluss, der durch den Farbkombinierer erhalten wird, über das optische Projektionssystem (970) projiziert wird.