DE10020458A1

DE10020458A1 - Reflexionsprojektor

Info

Publication number: DE10020458A1
Application number: DE10020458A
Authority: DE
Inventors: Kee-Uk Jeon
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-03-29
Also published as: GB2349481B; KR100584534B1; US6450645B1; KR20000067242A; CN1273370A; GB2349481A; GB0010011D0; CN1144076C; JP2001013584A

Abstract

Es wird ein Reflexionsprojektor bereitgestellt mit einem Aufbau, so dass Aberration korrigiert wird, die entsteht, wenn ein Platten-PBS verwendet wird. Der Reflexionsprojektor umfasst eine Lichtquelle, einen Platten-PBS, der mit Bezug zu einer optischen Achse auf einem Ausbreitungsweg des Lichts, das von der Lichtquelle emittiert wird, geneigt angeordnet ist, ein Reflexionsanzeigeelement zum Erzeugen eines Bildes aus einfallendem Licht, das in einer Richtung polarisiert ist und den Platten-PBS passiert, und zum Reflektieren des erzeugten Bildes in Richtung des Platten-PBS, eine Übertragungslinseneinheit, die in einem Strahlengang zum Führen eines einfallenden Lichts durch Fokussieren und/oder Zerstreuen des einfallenden Lichts angeordnet ist, ein Element zum Korrigieren von Aberration eines einfallenden Lichts, angeordnet in einem Strahlengang des von dem Reflexionsanzeigeelement erzeugten und den Platten-PBS passierenden Lichts, und eine Projektionslinseneinheit zum Vergrößern und Projizieren des das Korrekturelement durchlaufenden Lichts in Richtung auf einen Schirm.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reflexionsprojektor mit einem Plattenpolarisati onsstrahlteiler, und betrifft insbesondere einen Reflexionsprojektor mit einem verbes serten Aufbau, so dass die Aberration eines Plattenpolarisationsstrahlteilers korrigiert wird.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Im Allgemeinen dienen Reflexionsprojektionsgeräte zum Bereitstellen eines Bildes, in dem unter Verwendung einer zusätzlichen Lichtquelle ein von einem Anzeigegerät er zeugtes Bild auf einen Bildschirm projiziert wird. Entsprechend Fig. 1 beinhaltet ein her kömmlicher Reflexionsprojektor eine Lichtquelle 10, ein optisches Element 20 zum Um wandeln des von der Lichtquelle 10 emittierten Lichts in einen gleichmäßigen und pa rallelen Lichtstrahl, einen würfelförmigen Polarisationsstrahlteiler (PBS) 30 zum Ändern des Ausbreitungswegs eines Eingangslichts durch Durchlassen oder Reflektieren des Lichts entsprechend der Polarisation, ein Reflexionsanzeigeelement 40 zum Erzeugen eines Bildes aus einem durch den Würfel-PBS 30 eingespeistes polarisiertes Eingangs licht, und eine Projektionslinseneinheit 50 zum Vergrößern und Projizieren des von dem Anzeigegerät 40 erzeugten und durch den Würfel-PBS 30 eingespeisten Lichts.

Die Lichtquelle 10 umfasst eine Lampe 11 zum Erzeugen von Licht und einen Reflexi onsspiegel 13 zum Reflektieren des von der Lampe 11 emittierten Lichts und zum Füh ren des Ausbreitungswegs des Lichts. Das optische Element 20 umfasst einen Glasstab 21 zum Erzeugen eines gleichförmigen Lichts und eine Fokuslinse 23 und eine Kolli matorlinse 25 zum Fokussieren des eingespeisten divergierenden Lichts und zum Um wandeln des fokussierten Lichts in einen parallelen Strahl.

Der Würfel-PBS 30 umfasst eine Spiegeloberfläche 31 zum Reflektieren von S- polarisiertem Licht und zum Durchlassen von P-polarisierten Licht des Eingangslichts. Das heißt, das S-polarisierte Licht des von der Lichtquelle 10 emittierten Lichts wird in Richtung zum Anzeigeelement 40 reflektiert und das P-polarisierte Licht wird durchge lassen. Somit wird lediglich das S-polarisierte Licht des Eingangslichts aus der Licht quelle 10 als wirksames Licht verwendet. Jedes Pixel des Anzeigeelements 40 wird un abhängig angesteuert, um selektiv das Eingangslicht gemäß einem Videosignal in der Polarisation zu modulieren. Das von der Anzeige 40 reflektierte Licht wird wieder dem würfelförmigen Strahlteiler 30 eingespeist und das erneut eingespeiste Licht durchläuft den Würfel-PBS 30 in einer Lichtintensität, die gemäß dem Grad der Polarisationsmo dulation zum P-polarisierten Licht variiert, um ein dem Videosignal entsprechendes Bild zu erzeugen. Die Projektionslinseneinheit 50 vergrößert und projiziert das den Würfel- PBS 30 durchlaufende Bild auf einen Bildschirm.

Mit dem Reflexionsprojektor mit dem obigen Aufbau kann, da das den Würfel-PBS 30 durchlaufende Licht in Bezug zu einer optischen Achse symmetrisch ist, ein symmetri sches optisches System gestaltet werden. Im Hinblick auf den aktuellen technischen Standard jedoch besitzt der Würfel-PBS 30 einen kleineren zulässigen Eintrittswinkel hinsichtlich des Eingangslichts als ein Platten-PBS. Wenn somit der würfelförmige PBS verwendet wird, wird der Wirkungsgrad des verwendeten Lichts aufgrund des geringe ren zulässigen Eintrittswinkel verringert.

Um die Effizienz des verwendeten Lichts im würfelförmigen PBS näherungsweise auf die des Platten-PBS zu erhöhen, wird ein optisches Element zum Emittieren eines kolli mierten Lichts benötigt, das einen geringen Divergenzwinkel und Fokussierwinkel zeigt. In diesem Falle sollte die Lichtquelle eine größere Größe aufweisen, was bei der Ges taltung eines kompakten optischen Systems ein Nachteil ist.

Ferner vereinfacht sich im Falle, in dem der Platten-PBS zur Änderung des Ausbrei tungswegs des Lichts verwendet wird, der Aufbau der Lichtquelle und des optischen Elements aufgrund des großen zulässigen Eintrittswinkel, wobei Aberration auftritt, so dass das durch den Platten-PBS durchtretende Licht von der optischen Achse abweicht.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Um die obigen Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ei nen Reflexionsprojektor unter Verwendung eines Platten-PBS bereitzustellen, um den zulässigen Eintrittswinkel zu vergrößern, und der einen verbesserten Aufbau hat, so dass die Aberration des Platten-PBS korrigiert werden kann.

Um folglich die obige Aufgabe zu lösen, wird ein Reflexionsprojektor bereitgestellt, der umfasst: eine Lichtquelle, einen Platten-PBS, der so angeordnet ist, um bezüglich einer optischen Achse auf einem Ausbreitungsweg von Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, geneigt zu sein, ein Reflexionsanzeigegerät zum Erzeugen eines Bildes von einem einfallenden durch den Platten-PBS hindurchtretenden und in einer Richtung polarisier ten Lichts und zum Reflektieren des erzeugten Bildes in Richtung des Platten-PBS, eine Übertragungslinseneinheit, die auf einem optischen Weg zum Führen eines einfallenden Lichtes durch Fokussieren und/oder Divergieren des einfallenden Lichts angeordnet ist, ein Element zum Korrigieren von Aberration eines einfallenden Lichts, angeordnet an einem Ausbreitungsweg des Lichts, das von dem Reflexionsanzeigegerät erzeugt wird und den Platten-PBS durchläuft, und eine Projektionslinseneinheit zum Vergrößern und Projizieren des das Korrekturelement durchlaufenden Lichts in Richtung auf einen Bild schirm.

Um einen weiteren Aspekt der obigen Aufgabe zu lösen, wird ein Reflexionsprojektor bereitgestellt, der umfasst: eine Lichtquelle, eine Beleuchtungseinheit zum Umwandeln des von der Lichtquelle emittierten Lichts in ein gleichförmiges Licht, eine Übertragungs linseneinheit, die an einem optischen Pfad zum Führen eines einfallendes Lichts durch Fokussieren und/oder Divergieren des einfallendes Lichts angeordnet ist, ein Element zum Verteilen des in einer Richtung polarisierten Lichts, das den Polarisationsumwand ler durchlaufen hat, gemäß eines Wellenlängenbereichs davon, einen Platten-PBS, der auf einem Ausbreitungsweg jedes der Lichtstrahlen, die von dem Lichtverteilerelement zum Umwandeln eines Ausbreitungswegs des Lichts gemäß der Polarisationsrichtung eines einfallenden Lichts aufgeteilt sind, angeordnet ist, ein Reflexionsanzeigeelement zum Erzeugen eines Bildes von einem in einer Richtung polarisierten, den Platten-PBS durchlaufenden einfallenden Licht, ein Farbprisma zum selektiven Transmittieren oder Reflektieren eines einfallendes Lichts, das von dem reflektierenden Anzeigeelement erzeugt ist und den Platten-PBS entsprechend seiner Wellenlänge durchläuft, ein Ele ment zum Korrigieren von Aberration eines einfallenden Lichts, das an einem Ausbrei tungsweg des Lichts angeordnet ist, das von dem Reflexionsanzeigeelement erzeugt wird und den Platten-PBS durchläuft, und eine Projektionslinseneinheit zum Vergrößern und Projizieren des von dem Farbprisma eingespeisten Lichts in Richtung auf einen Schirm.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obige Aufgabe und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen deutlicher, wobei:

Fig. 1 eine Ansicht ist, die den optischen Aufbau eines herkömmlichen Reflexionspro jektors zeigt;

Fig. 2 eine Ansicht ist, die den optischen Aufbau eines Reflexionsprojektors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine Ansicht ist, die den optischen Aufbau des Platten-PBS bezüglich zur Y-Z- Ebene aus Fig. 2 zeigt;

Fig. 4 eine Ansicht ist, die den optischen Aufbau des Platten-PBS bezüglich zur X-Z- Ebene aus Fig. 2 zeigt;

Fig. 5 eine Ansicht ist, die den optischen Aufbau einer Korrekturplatte gemäß der be vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 eine Ansicht ist, die den optischen Aufbau einer Keillinse gemäß der bevorzug ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine Ansicht ist, die den optischen Aufbau einer Linse gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Linse von der op tischen Achse verschoben ist;

Fig. 8 eine Ansicht ist, die den optischen Aufbau eines Reflexionsfarbprojektors ge mäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 9 eine Explosionsperspektive ist, die den optischen Aufbau eines Polarisations umwandlers gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung zeigt;

Fig. 10 eine Ansicht ist, die den optischen Aufbau des Polarisationsumwandlers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 eine Ansicht zur Erläuterung der Funktion des in Fig. 9 gezeigten Polarisations umwandlers ist; und

Fig. 12 eine Ansicht ist, die den optischen Aufbau eines Teils des optischen Systems aus Fig. 8 zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gemäß Fig. 2 umfasst ein Reflexionsprojektor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Lichtquelle 110, einen Plattenpolarisationsstrahlteiler (PBS) 150 zum Transmittieren oder Reflektieren von eingespeisten Licht entsprechend der Polarisation, ein Reflexi onsanzeigeelement 160 zum Erzeugen eines Bildes und Reflektieren des erzeugten Bildes, eine Übertragungslinseneinheit 140 zum Fokussieren und/oder Divergieren des Eingangslichts, um den Ausbreitungsweg des eingespeisten Lichts zu führen, ein Kor rekturelement 170 zum Korrigieren von Aberration mit dem Platten-PBS 150, und eine Projektionslinseneinheit 180 zum Vergrößern und Übertragen des eingespeisten Lichts in Richtung auf einen Schirm (nicht gezeigt).

Die Lichtquelle 110 besteht aus einer Lampe 111 zum Erzeugen von Licht, und einem Reflexionsspiegel 113 zum Reflektieren des von der Lampe 111 emittierten Lichts, um den Ausbreitungsweg des Lichts vorzugeben. Der Reflexionsspiegel 113 kann ein ovaler Spiegel mit einem Brennpunkt an der Position der Lampe 110 und mit einem anderen Brennpunkt an der Stelle sein, an der das Licht fokussiert ist, oder ein parabolischer Spiegel mit einem Brennpunkt an der Stelle der Lampe 111 derart dass das von der Lampe 111 emittierte und von dem Reflexionsspiegel 113 reflektierte Licht ein paralleler Strahl werden kann.

Vorzugsweise umfasst der Reflexionsprojektor weiterhin eine Beleuchtungseinheit 130, um das von der Lichtquelle 110 emittierte Licht zu gleichmäßig verteiltem Licht zu for men, wobei die Einheit 130 an der optischen Achse zwischen der Lichtquelle 110 und dem Platten-PBS 150 angeordnet ist. Eine Fliegenaugenlinse, wie in der Zeichnung ge zeigt, oder ein Glasstab (nicht gezeigt) können als die Beleuchtungseinheit 130 vorge sehen sein.

Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Bandfilter 120 zum Übertragen lediglich von Licht in nerhalb eines sichtbaren Wellenlängenbereichs des von der Lichtquelle 110 emittierten Lichts enthalten ist, der auf der optischen Achse zwischen der Lichtquelle 110 und dem Platten-PBS angeordnet ist. Das heißt, der Bandfilter 120 schneidet Infrarot- und Ultra violettstrahlen, die von der Lampe 111 emittiert werden, ab.

Der Platten-PBS 150 ist mit Bezug zu der optischen Achse im Strahlengang zwischen der Beleuchtungseinheit 130, dem Reflexionsanzeigeelement 160 und der Projektions linseneinheit 180 geneigt angeordnet. Der Platten-PBS 150 ändert den Ausbreitungs weg des Lichts durch Transmittieren oder Reflektieren des eingespeisten Lichts gemäß der Polarisation. Beispielsweise wird S-polarisiertes Licht des Eingangslichts reflektiert, um sich weiter in Richtung des Reflexionsanzeigeelements 160 auszubreiten und P- polarisiertes Licht wird durchgelassen, so dass von dem Reflexionsanzeigeelement 160 eingespeistes P-polarisiertes Licht sich in Richtung der Projektionslinseneinheit 180 fortbewegt. Hier durchdringt P-polarisiertes Licht des Eingangslichts den Platten-PBS 150, um sich in Richtung des Reflexionsanzeigeelements 160 zu bewegen und S- polarisiertes Licht wird reflektiert, so dass von dem Reflexionsanzeigeelement 160 ein gespeistes S-polarisiertes Licht sich in Richtung der Projektionslinseneinheit 180 fortbe wegen kann.

Der Platten-PBS 150 besitzt einen größeren zulässigein Eingangswinkel als der Würfel- PBS 30 aus Fig. 1. Somit wird der verwendbare Lichtanteil, der im zulässigen Ein gangswinkel beinhaltet ist, größer und die Ausnutzung von Licht in dem optischen Sys tem steigt folglich an.

Als Reflexionsanzeigeelement 160 ist eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeige (FLCD), die eine bessere Reaktionsgeschwindigkeit zeigt, d. h. die Ein/Aus-Zeit des Flüssigkristalls ist kürzer als bei anderen LCD-Elementen, vorgesehen. Das Reflexions anzeigeelement 160 besitzt Pixel mit einer zweidimensionalen Array-Struktur. Das Pixel wird unabhängig angesteuert und ändert wahlweise die Richtung der Polarisation. Somit wird in dem Reflexionsanzeigeelement 160 jedes Pixel wahlweise so angesteuert, um der Modulierung der Polarisationsrichtung im eingespeisten Videosignal zu entsprechen, so dass ein vorbestimmtes Bild erzeugt wird.

Die Übertragungslinseneinheit 140 dient zum Erhalt des Ausbreitungswegs des Lichts durch Fokussieren und Zerstreuen des Eingangslichts und setzt sich aus mehreren Lin sen 141, 142 und 143 zusammen. Die Linse 143 verringert den Zerstreuungswinkel mit Bezug zu dem von dem Reflexionsanzeigeelement 160 reflektierten Strahl, um den Durchmesser der Projektionslinseneinheit 140 oder die Größe des Farbprismas (nicht gezeigt) zu minimieren. Die Linse 143 ist im Strahlengang zwischen dem Platten-PBS 150 und der Projektionslinseneinheit 180 als ein Teil der Projektionslinseneinheit 180 angeordnet. Hier kann die Linse 143 weggelassen werden. Alle die Übertragungslinsen einheit 140 bildenden Linsen sind zwischen der Lichtquelle 110 und dem Platten-PBS 150 angeordnet. Hier tritt in Bezug zur geneigten Richtung ein Astigmatismus auf, da der Platten-PBS 150 in einer Richtung geneigt angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt den optischen Aufbau des Platten-PBS 150, der die Projektionseinheit 190 bildenden Linse 143 und des Reflexionsanzeigelements 160 bezüglich der Y-Z-Ebene aus Fig. 2. Fig. 4 ist eine Ansicht, die den optischen Aufbau des Platten-PBS 150, der Linse 143 und des Reflexionsanzeigelements 160 bezüglich der X-Z-Ebene aus Fig. 2 zeigt.

Bezüglich Fig. 3 tritt, wenn der Platten-PBS 150 zur Y-Z-Ebene geneigt ist, im Licht, das sich zum Reflexionsanzeigeelement 160 ausbreitet, Aberration auf, wie dies in A, B und C bezeichneten Bereichen gezeigt ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, tritt im Platten-PBS 150, der in der X-Z-Ebene senkrecht zur optischen Achse angeordnet ist, Keine Aberration auf. Ferner ist dis Position des Brennpunkts in der Y-Z-Ebene unterschiedlich zur Positi on des Brennpunkts in der X-Z-Ebene. Die in Bezug zu den beiden Ebenen unter schiedlich auftretende Aberration wird durch eine herkömmliche Linse nicht korrigiert und wird damit zu einem Hindernis zur Verwendung des Platten-PBS 150.

Vorzugsweise umfasst das Korrekturelement 170, wie in Fig. 2 gezeigt ist, eine Korrek turplatte 171, die unter einem vorbestimmten Winkel in der gleichen Richtung wie der des Platten-PBS 150 oder in der umgekehrten Richtung in der optischen Achse zwi schen einer ersten Hälfte 181 der Projektionslinseneinheit und einer Rückhälfte 182 der Projektionslinseneinheit geneigt angeordnet ist. Die Korrekturplatte 171 ist eine transpa rente Platte mit einer vorbestimmten Dicke, die zur optischen Achse bezüglich der Y-Z- Ebene geneigt und senkrecht zur optischen Achse bezüglich der X-Z-Ebene angeordnet ist. Durch Anordnung der Korrekturplatte 171 so, dass diese zur optischen Achse ge neigt ist, kann die in der Y-Z-Ebene aufgrund des Platten-PBS 150 hervorgerufene A berration korrigiert werden. Da die Dicke und der Grad der Neigung der Korrekturplatte 171 Gestaltungsfaktoren sind, die gemäß der Dicke und des Neigungswinkels des Plat ten-PBS 150 geändert werden können, wird eine detaillierte Beschreibung davon weg gelassen.

Ferner besitzt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, eine Korrekturplatte 171' vorzugsweise eine Einfallsoberfläche 171 a' und eine Transmissionsoberfläche 171b', und ist von keilförmi ger Struktur, so dass der von der optischen Achse und der Einfallsoberfläche 171a' ge bildete Winkel (θ+α) unterschiedlich ist zu dem von der optischen Achse θ und der Transmissionsoberfläche 171b' gebildete Winkel, um das Aberrationskorrekturverhalten zu verbessern. Hier ist θ ungefähr 45° und α ist ungefähr 0,25°.

Entsprechend den Fig. 2 und 6 kann das Korrekturelement 170 weiterhin eine keilförmi ge Linse 143' umfassen. Die keilförmige Linse 143' ist ein Element der Projektionsein heit 190 und wird hergestellt, indem die Form der in der optischen Achse zwischen der Projektionslinseneinheit 180 und dem Platten-PBS 150 angeordneten Linse 143 geän dert wird, oder indem einige Linsen der Projektionslinseneinheit 180 geändert werden. Die keilförmige Linse 143' ist so angeordnet, dass der Mittelpunkt der Krümmung C der Einfallsoberfläche und/oder der Mittelpunkt der Krümmung C' der Transmissionsoberflä che von der optischen Achse (Z-Richtung) abweichen kann.

Ferner ist, wie in den Fig. 2 und 7 gezeigt ist, zusätzlich zu der Korrekturplatte 171, als das Korrekturelement 170 zumindest eine Linse 143, die den Strahlengang zwischen der Projektionslinseneinheit 180 und dem Platten-PBS 150 oder einigen Linsen der Projektionslinseneinheit 180 angeordnet ist, so montiert, um um einen Abstand d von der optischen Einfallsachse in der Y-Z-Ebene, wo der Platten-PBS 150 geneigt ange ordnet ist, verschoben zu sein, so dass das Aberrationskorrekturverhalten verbessert ist.

Beim Betrieb des Reflexionsfarbprojektors gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, gemäß Fig. 8, ein Reflexionsfarbprojek tor eine Lichtquelle 210, eine Beleuchtungseinheit 230 zum Umwandeln des von der Lichtquelle 210 emittierten Lichts in gleichförmig verteiltes Licht, einen Polarisationsum wandler 240 zum Umwandeln von aus der Lichtquelle 210 emittierten nichtpolarisierten Lichts in in eine Richtung polarisiertes Licht, eine Übertragungslinseneinheit 250 zum Lenken des Ausbreitungswegs von einfallendem Licht durch Fokussieren und/oder Zer streuen des einfallenden Lichts, ein Lichtverteilerelement zum Verteilen einfallenden Lichts gemäß dessen Wellenlängenbereich, mehrere Platten-PBS 260 zum Ändern der Ausbreitungswege der jeweiligen verteilten bzw. verzweigten Lichtstrahlen, mehrere Reflexionsanzeigeelemente 270 zum Erzeugen eines Bildes aus dem in eine Richtung polarisierten einfallenden Lichts, das durch die Platten-PBS 260 hindurchtritt, ein Farb prisma 280 zum Projizieren eines von dem Reflexionsanzeigelement 270 erzeugten Bil des auf einen Ausbreitungsweg, ein Korrekturelement 290 zur Korrektur der Aberration, die durch Anwenden der Platten-PBS 260 bewirkt wird, und eine Projektionslinsenein heit 300 zum Vergrößern und Übertragen von Licht, das von dem Farbprisma 280 ein gespeist wird. Da hier die Funktionen der Lichtquelle 210 und der Beleuchtungseinheit 230 im Wesentlichen die gleichen sind wie die der Lichtquelle 110 und der Beleuch tungseinheit 130, die in Fig. 2 gezeigt sind, wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.

Die vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls einen Bandpassfilter 220 im Strahlengang zum Abblocken von Licht im Infrarot- und Ultraviolettbereich des einfallenden Lichts. Der Polarisationsumwandler 240 ist ein optisches Element zum Umwandeln des von der Lichtquelle 210 emittierten nichtpolarisierten Lichts in Licht, das in einer Richtung polari siert ist.

Gemäß den Fig. 9 bis 11 umfasst der Polarisationsumwandler 240 ein Zylinderlinsenar ray 241, PBS 243, ein Reflexionselement 245 und ein Phasenverschiebungsplättchen 247. Das Zylinderlinsenarray 241 wandelt das parallel emittierte einfallende Licht in ei nen parallelen Strahl mit einer verringerten Querschnittsgröße um, indem das parallel emittierte einfallende Licht fokussiert und zerstreut wird, und ist vorgesehen, um die Verluste des einfallenden Lichts durch Bereitstellung eines Installationsraums für das Reflexionselement 245 zu minimieren. Mehrere PBS 243 sind vorgesehen und jeder Teiler besitzt eine Spiegeloberfläche 243a, die einer Lichttransmissionsoberfläche des Zylinderlinsenarrays 241 gegenüberliegend angebracht ist, zum Aufteilen des einfallen den Lichts auf die ersten und zweiten Lichtstrahlen gemäß der Polarisation. Das heißt, die Spiegeloberfläche 243a überträgt das erste Licht mit einer vorbestimmten Polarisati on und reflektiert das zweite Licht der anderen Polarisation.

Es sind mehrere Reflexionselemente 245 an der Position vorgesehen, die dem PBS 243 entsprechen, und jedes Element besitzt eine Reflexionsoberfläche 245a zum Reflektie ren des zweiten Lichts, so dass das zweite Licht sich in einer Richtung parallel zum ersten Licht ausbreitet. Das Reflexionselement 245 ist an der durch das Zylinderlinsen array 241 gewährleisteten Position angeordnet. Der PBS 240 arbeitet wie folgt. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, wird nichtpolarisiertes einfallendes Licht (P+S) in das erste Licht mit P-Polarisation und in das zweite Licht mit S-Polarisation an der Spiegeloberfläche 243a des PBS 243 aufgeteilt. Das von der Spiegeloberfläche 243a reflektierte zweite S- polarisierte Licht wird wieder von der Reflexionsoberfläche 245a reflektiert, um in einer Richtung parallel zum ersten Licht fortzuschreiten. Die Phase des zweiten Lichts wird beim Durchlaufen des Phasenverschiebungsplättchens 247 verzögert und die Polarisa tionsrichtung des Großteils des Lichts wird durch Umwandeln in P-polarisiertes Licht emittiert. Somit wird das von der Lichtquelle 210 emittierte nichtpolarisierte Licht wäh rend des Durchlaufens des Polarisationsumwandlers 240 unter geringen Lichtverlust in Licht einer Polarisation umgewandelt.

Das Lichtverteilungselement ändert den Ausbreitungsweg des Lichts entsprechend der Farbe, indem das einfallende Licht selektiv entsprechend dessen Wellenlängenbereich transmittiert oder reflektiert wird. Das heißt, weißes Licht mit einer Polarisation wird in rote, blaue und grüne Lichtstrahlen aufgeteilt. Zu diesem Zweck umfasst das Lichtver teilungselement einen ersten dichromatischen Spiegel DM1 zum Aufteilen des einfallen den Lichts gemäß dessen Wellenlängenbereich, und einen zweiten dichromatischen Spiegel DM2 zum Aufteilen des durch den ersten dichromatischen Spiegel DM1 aufge teilten Lichts ebenfalls gemäß dessen Wellenlängenbereich. Beispielsweise wird der erste dichromatische Spiegel mittels einer dielektrischen Beschichtung hergestellt und in der optischen Achse zwischen dem Polarisationsumwandler 240 und dem Platten-PBS 260 angeordnet, um blaues Licht zu reflektieren und rotes und grünes Licht des einfal lenden Lichts durchzulassen. Der Weg des Lichts, das den ersten dichromatischen Spiegel DM1 durchläuft, wird durch Reflexion durch den Reflexionsspiegel M1 geändert. Der Weg des Lichts, das von dem ersten dichromatischen Spiegel DM1 reflektiert wird, wird durch Reflektieren von den Reflexionsspiegeln M2 und M3 geändert. Der zweite dichromatische Spiegel DM2 wird im Strahlengang des von dem Reflexionsspiegel M1 reflektierten Lichts angeordnet und verteilt die einfallenden roten und grünen Licht strahlen. Das heißt, das rote Licht wird reflektiert das grüne Licht wird durchgelassen.

Der Platten-PBS 260 ist so angeordnet, um jeder der drei Eintrittsoberflächen des Farb prismas 280 gegenüberzuliegen, und reflektiert das von der Lichtverteilungsvorrichtung verteilte einfallende Licht und lässt das einfallende Licht, das von dem Reflexionsanzei geelement 270 in Richtung zum dichromatischen Prisma 280 reflektiert wird, durch. Das Reflexionsanzeigeelement 270 erzeugt ein Bild von dem den Platten-PBS 260 durchlaufenden einfallenden Licht und reflektiert das erzeugte Bild. Das Reflexionsan zeigeelement 270 wird vorzugsweise aus einem FLCD gebildet.

Hier sind vorzugsweise erste, zweite und dritte Polarisatoren 275, 277 und 279 im Strahlengang zwischen dem Polarisationsumwandler 240 und dem Platten-PBS 260 angeordnet, um nur in einer Richtung polarisiertes Licht des einfallenden Lichts in Rich tung des Platten-PBS 260 fortschreiten zu lassen.

Das Farbprisma 280 besitzt drei Einfallsoberflächen und eine Transmissionsoberfläche. Jede der drei Einfallsoberflächen liegt jeweils dem Platten-PBS 260 gegenüber und än dert den Ausbreitungsweg des einfallenden Lichts, so dass das einfallende Licht in Richtung der Transmissionsoberfläche fortschreitet. Zu diesem Zweck besitzt das Farb prisma 280 Spiegeloberflächen, an denen gemäß der Wellenlänge des Lichts dieses selektiv durchgelassen oder reflektiert wird. Die Spiegeloberflächen sind beschichtet, um gemäß dem Wellenlängenbereich transmittierend oder reflektierend zu sein.

Das Korrekturelement 290, das in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, dient zum Korrigieren der Aberration, die durch Anwendung des Platten-Polarisationsstrahlteilers 260 erzeugt wird. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, umfasst das Korrekturelement 290 eine Korrekturplatte 291, die im Strahlengang zwischen dem Platten-PBS 260 und der Projektionslinsenein heit 300 so angeordnet ist, dass sie mit einem vorbestimmten Winkel wie der Platten- PBS 260 oder umgekehrt, geneigt ist.

Die Korrekturplatte 291 ist eine transparente Platte mit einer vorbestimmten Dicke und ist geneigt zur optischen Achse bezüglich der Ebene, in der der Platten-PBS 260 ge neigt angebracht ist, angeordnet, während sie senkrecht zur optischen Achse bezüglich der Ebene, in der der Platten-PBS 260 nicht geneigt angeordnet ist, angebracht ist. Da die Korrekturplatte 291 bezüglich der optischen Achse geneigt angeordnet ist, kann die Aberration aufgrund des Platten-PBS 260 korrigiert werden. Da die Größe der Dicke und der Grad der Neigung der Korrekturplatte 260 (291) Aspekte des Ausgestaltens sind, die sich entsprechend der Dicke und des Neigungswinkels des Platten-PBS 260 ändern, wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.

Ferner kann das Korrekturelement 290 weiterhin eine keilförmige Linse 143' aus Fig. 6 umfassen. Die keilförmige Linse 143' kann durch Ändern der Form der Linse 254, die im Strahlengang vor dem Platten-PBS 260 angeordnet ist, gebildet werden oder durch Än dern der Form einiger Linsen der Projektionslinseneinheit 300. Da die keilförmige Linse 143' oben mit Bezug zu Fig. 6 beschrieben ist, wird deren detaillierte Beschreibung weggelassen.

Ferner wird, zusätzlich zu der Korrekturplatte 291, als das Korrekturelement 290 zumin dest eine, im Strahlengang zwischen der Projektionslinseneinheit 290 und dem Platten- PBS 260 angeordnete Linse 254 oder einige Linsen der Projektionslinseneinheit 300 so angeordnet, um um einen Abstand d von der optischen Einfallsachse in der Ebene, in der der Platten-PBS 260 geneigt angeordnet ist, verschoben zu sein, so dass das Aber rationskorrekturverhalten verbessert ist.

Die Projektionslinseneinheit 300 vergrößert ein Lichtbündel, das das Korrekturelement 290 durchlaufen hat und dessen Aberration korrigiert ist, und projiziert das Licht in Richtung auf einen Schirm (nicht gezeigt). Fig. 12 zeigt detailliert den optischen Aufbau und den Ausbreitungsweg des Lichts zwischen dem Reflexionsanzeigeelement und der Projektionslinseneinheit im optischen Aufbau der Reflexionsfarbprojektionsvorrichtung, die in Fig. 8 gezeigt ist.

Wenn das von dem Anzeigeelement 270 reflektiert, den Platten-PBS 260 passierende und das Farbprisma 280 durchlaufende Licht von einem Diaphragma (STOP) aus be trachtet wird, ist zu erkennen, das Aberration im Licht auftritt. Ferner wird die Aberration des Lichts nach dem Durchlaufen der Korrekturplatte 291 nicht korrigiert.

Beim Betrieb des Reflexionsfarbprojektors gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gelangen entsprechend den begleitenden Zeichnungen die sichtbaren Strahlen des von der Lichtquelle 210 emittierten Lichts zur Beleuchtungsein heit 230, während Infrarotstrahlen und Ultraviolettstrahlen vom Bandfilter 220 abge schnitten werden. Die einfallenden sichtbaren Strahlen werden beim Durchgang durch die Beleuchtungseinheit 230 in gleichförmig verteiltes Licht umgewandelt, wobei ein nichtpolarisierter Zustand beibehalten wird. Das gleichförmige Licht durchläuft den Pola risationsumwandler 240 und wird unter geringen Lichtverlusten in Licht, das in einer Richtung polarisiert ist, beispielsweise in P-polarisiertes Licht umgewandelt.

Das einfallende, in einer Richtung polarisierte Licht wird in andere Strahlengänge auf geteilt, indem es gemäß seiner Wellenlänge von dem ersten dichromatischen Spiegel DM1 durchgelassen oder reflektiert wird. Das heißt, das den ersten dichromatischen Spiegel DM1 durchlaufende Licht wird gemäß seiner Wellenlängen durch den zweiten dichromatischen Spiegel DM2 aufgeteilt. Das heißt, das den zweiten dichromatischen Spiegel DM2 durchlaufend Licht geht durch den Polarisator 277, wird von dem Reflexi ons-PBS 263 reflektiert und wird in ein Reflexionsflüssigkristallanzeigeelement 273 ein gespeist.

Das Reflexionsanzeigeelement 273 moduliert das einfallende Licht einer vorbestimmten Farbe durch ein Pixel, das den Bildsignalen entspricht. Das heißt, die Polarisationsrich tung wird selektiv gemäß den Bildsignalen geändert. Somit wird lediglich von dem von dem Reflexionsanzeigeelement 273 reflektierten Licht das Licht durch den Platten-PBS 263 transmittiert, dessen Polarisation moduliert ist, um in das Farbprisma 280 einge speist zu werden. Da die Funktionsweise zum Bilden eines einer vorbestimmten Farbe entsprechenden Bildes, wenn dieses durch einen anderen Ausbreitungsweg eingespeist wird, die gleiche ist, wie dies oben beschrieben wurde, wird eine detaillierte Beschrei bung davon weggelassen.

Das über die drei obigen Wege auf das Farbprisma 280 einfallende Licht geht durch die Korrekturplatte 291, so dass die durch den Platten-PBS 260 bewirkte Aberration korri giert wird. Das Licht eines aberrationskorrigierten Farbbildes wird vergrößert und auf einen Schirm mittels der Projektionslinseneinheit 300 projiziert.

Wie zuvor beschrieben wurde, kann in einem Reflexionsprojektor gemäß einer bevor zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, da ein Platten-PBS zur Vergröße rung des zulässigen Eintrittswinkels und zur gleichzeitigen Korrektur von Aberration des Platten-PBS verwendet wird, die Lichtausbeute im Vergleich zu einem Projektor unter Verwendung eines herkömmlichen Würfel-PBS verbessert werden. Ferner kann das obige Korrekturelement nicht nur auf optische Vorrichtungen unter Verwendung des Platten-PBS angewendet werden, sondern ebenfalls auf verschiedene Arten von opti schen Vorrichtungen, die eine geneigte ebene Glasplatte, wie etwa einen Halbspiegel, zum Zwecke der Aberrationskorrektur verwenden.

Claims

1. Reflexionsprojektor mit:
einer Lichtquelle;
einem Platten-PBS, der mit Bezug zu einer optischen Achse geneigt auf einem Ausbreitungsweg von Licht angeordnet ist, das von der Lichtquelle emittiert wird;
einem Reflexionsanzeigeelement zum Erzeugen eins Bildes von einem einfallen den Licht, das in einer Richtung polarisiert ist und den Platten-PBS passiert, und zum Reflektieren des erzeugten Bildes in Richtung des Platten-PBS;
einer in einem Strahlengang angeordneten Übertragungslinseneinheit zum Führen eines einfallenden Lichtstrahls durch Fokussieren und/oder Zerstreuen des einfal lenden Lichts;
einem Element zum Korrigieren von Aberration eines einfallenden Lichts, ange ordnet in einem Ausbreitungsweg des Lichts, das von dem Reflexionsanzeigeele ment erzeugt wird und den Platten-PBS passiert; und
einer Projektionslinseneinheit zum Vergrößern und Projizieren des das Korrektur element durchlaufenden Lichts in Richtung auf einen Schirm.

2. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 1, wobei das aberrationskorrigierende Element eine Korrekturplatte ist, die in einem Strahlengang zwischen dem Platten- PBS und dem Schirm geneigt unter einem vorbestimmten Winkel in einer Richtung angeordnet ist, in der der Platten-PBS geneigt ist, oder in einer umgekehrten Richtung dazu.

3. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 1, wobei die Korrekturplatte eine Lichtein fallsoberfläche und eine Lichttransmissionsoberfläche aufweist, in der der mit einer optischen Achse und der Lichteinfallsoberfläche gebildete Winkel verschieden ist von dem mit der optischen Achse und der Lichttransmissionsoberfläche gebildeten Winkel.

4. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das aberrations korrigierende Element gebildet ist an zumindest einer, an einem Strahlengang zwi schen dem Platten-PBS und der Projektionslinseneinheit oder einigen Linsen der Projektionslinseneinheit angeordneten Linse, einem Mittelpunkt der Krümmung der Lichteinfallsoberfläche und/oder der Lichttransmissionsoberfläche der Linse, die von einer optischen Achse verschoben angeordnet ist.

5. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das aberrations korrigierende Element gebildet ist an zumindest einer an einem Strahlengang zwi schen dem Platten-PBS und der Projektionslinseneinheit oder einigen Linsen der Projektionslinseneinheit angeordneten Linse, wobei die Linse eine Lichteinfalls oberfläche und eine Lichttransmissionsoberfläche hat, in der der von einer opti schen Achse und der Lichteinfallsoberfläche gebildete Winkel verschieden ist von dem durch die optische Achse und der Lichttransmissionsoberfläche gebildeten Winkel.

6. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das aberrations korrigierende Element gebildet ist, indem zumindest eine in einem Strahlengang zwischen dem Platten-PBS und der Projektionslinseneinheit oder einigen Linsen der Projektionslinseneinheit angeordneten Linse von einer Lichteinfallsachse in ei ner Ebene, in der der Platten-PBS geneigt ist, verschoben angeordnet ist.

7. Reflexionsprojektor mit:
einer Lichtquelle;
einer Beleuchtungseinheit zum Umwandeln des von der Lichtquelle emittierten Lichts in ein gleichförmiges Licht;
einer Übertragungslinseneinheit, die in einem Strahlengang zum Führen eines einfallenden Lichts durch Fokussieren und/oder Zerstreuen des einfallenden Lichts angeordnet ist;
einem Element zum Verteilen des in einer Richtung polarisierten Lichts, das den Polarisationsumwandler durchlaufen hat, gemäß dessen Wellenlängenbereich;
einem auf einem Ausbreitungsweg jedes des von dem Lichtverteilungselement aufgeteilten Lichts angeordneten Platten-PBS zum Umwandeln eines Ausbrei tungswegs des Lichts gemäß der Richtung der Polarisation eines einfallenden Lichts;
einem Reflexionsanzeigeelement zum Erzeugen eines Bildes aus einem einfallen den Licht, das in einer Richtung polarisiert ist und den Platten-PBS passiert;
einem Farbprisma zum selektiven Transmittieren oder Reflektieren eines einfal lenden Lichts gemäß dessen Wellenlänge, das von dem Reflexionsanzeigeele ment erzeugt ist und den Platten-PBS durchläuft;
einem Element zum Korrigieren von Aberration eines einfallenden Lichts angeord net auf einem Ausbreitungsweg des von dem Reflexionsanzeigeelement erzeug ten und den Platten-PBS durchlaufenden Lichts; und
einer Projektionslinseneinheit zum Vergrößern und Projizieren von Licht, das vom Farbprisma eingespeist ist, in Richtung auf einen Schirm.

8. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 7, wobei das aberrationskorrigierende Element eine Korrekturplatte ist, die in einem Strahlengang zwischen dem Platten- PBS und dem Schirm so angeordnet ist, um unter einem vorbestimmten Winkel in einer Richtung, in der der Platten-PBS geneigt ist oder in einer dazu umgekehrten Richtung, geneigt zu sein.

9. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 8, wobei die Korrekturplatte eine Lichtein fallsoberfläche und eine Lichttransmissionsoberfläche hat, in der der durch eine optische Achse und die Lichteinfallsoberfläche gebildete Winkel unterschiedlich ist zu dem von der optischen Achse und der Lichttransmissionsoberfläche gebildeten Winkel.

10. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei das aberrations korrigierende Element gebildet ist an zumindest einer, an einem Strahlengang zwi schen dem Platten-PBS und der Projektionslinseneinheit oder einigen Linsen der Projektionslinseneinheit angeordneten Linse, einem Mittelpunkt der Krümmung der Lichteinfallsoberfläche und/oder der Lichttransmissionsoberfläche der Linse, die angeordnet ist, um von einer optischen Achse verschoben zu sein.

11. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei das aberrations korrigierende Element gebildet ist an zumindest einer, an einem Strahlengang zwi schen dem Platten-PBS und der Projektionslinseneinheit oder einigen Linsen der Projektionslinseneinheit angeordneten Linse, wobei die Linse eine Lichteinfalls oberfläche und eine Lichttransmissionsoberfläche hat, in der der von einer opti schen Achse und der Lichteinfallsoberfläche gebildete Winkel verschieden ist von dem durch die optische Achse und der Lichttransmissionsoberfläche gebildeten Winkel.

12. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 7, wobei das aberrationskorrigierende Element gebildet ist, indem zumindest eine in einem Strahlengang zwischen dem Platten-PBS und der Projektionslinseneinheit oder einigen Linsen der Projektions linseneinheit angeordnete Linse von einer Lichteinfallsachse in einer Ebene, in der der Platten-PBS geneigt angeordnet ist, verschoben angeordnet ist.

13. Der Reflexionsprojektor nach einem der Ansprüche 7 bis 12, weiterhin mit einem Bandfilter, der in einem Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der Beleuch tungseinheit zum Blockieren von Licht im Infrarotstrahlenbereich und im Ultravio lettstrahlenbereich des von der Lichtquelle emittierten Lichts angeordnet ist.

14. Der Reflexionsprojektor nach einem der Ansprüche 7 bis 12, weiterhin mit einem Polarisationsumwandler zum Umwandeln von die Beleuchtungseinheit durchlau fenden Lichts in Licht, das in einer Richtung polarisiert ist.

15. Der Reflexionsprojektor nach Anspruch 14, wobei der Polarisationsumwandler umfasst:
ein Zylinderlinsenarray mit einem Aufbau zum Fokussieren und Zerstreuen eines einfallenden parallelen Strahls so, dass ein paralleler Strahl mit einem im Vergleich zum einfallenden Strahl reduzierten Querschnitt emittiert wird;
mehrere PBS zum Aufteilen des Lichts, das nach dem Durchlaufen des Zylinder linsenarrays eingespeist wird, in erste und zweite Lichtstrahlen gemäß deren Wel lenlänge und zum Durchlassen des ersten Lichts während das zweite Licht reflek tiert wird;
mehrere Reflexionselemente, die in einem Bereich, der von dem Zylinderlinsenar ray bewahrt ist, angeordnet sind, um einen Strahlengang des zweiten Lichts zu ändern, so dass das zweite Licht in einer Richtung parallel zu der des ersten Lichts emittiert wird; und
eine Phasenverzögerungsplatte, die die Phase des ersten Lichts oder des zweiten Lichts, das den Reflexionsspiegel passiert hat, verzögert, so dass das erste Licht und das zweite Licht die gleiche Polarisation haben.

16. Der Reflexionsprojektor nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei das Lichtver teilungselement umfasst:
einen im Strahlengang angeordneten ersten dichromatischen Spiegel zum Vertei len eines einfallenden Lichts gemäß dessen Wellenlängenbereich; und
einen zweiten dichromatischen Spiegel zum Verteilen des von dem ersten dichro matischen Spiegel verzweigten Lichts gemäß dessen Wellenlänge, so dass ein einfallender weißer Lichtstrahl einer vorbestimmten Polarisation in rote, blaue und grüne Lichtstrahlen verzweigt wird.

17. Der Reflexionsprojektor nach einem der Ansprüche 7 bis 16, der weiterhin einen Polarisator umfasst, der zwischen der Beleuchtungseinheit und dem Platten-PBS angeordnet ist, so dass Licht von dem einfallenden Licht, das in einer Richtung polarisiert ist, in Richtung zum Platten-PBS fortschreitet.