DE69830441T2

DE69830441T2 - Optisches Beleuchtungssystem und Anzeigegerät vom Projektionstyp

Info

Publication number: DE69830441T2
Application number: DE69830441T
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Suwa-shi Nagano-ken Itoh
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: EP0867734A3; EP0867734B1; US6204972B1; US6101040A; DE69830441D1; EP0867734A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigegerät vom Projektionstyp mit einem Farblichtsynthetisierungsmittel und einem optischen Beleuchtungssystem für das Gerät.
Anzeigegeräte vom Projektionstyp zum Projizieren eines Farbbildes auf einen Projektionsschirm verwenden in vielen Fällen ein kreuzdichroitisches Prisma. In einem Flüssigkristallprojektor vom Durchlasstyp wird ein dichroitisches Prisma als Farbsynthetisierungsmittel zum Synthetisieren von drei Farblichtstrahlen in rot, grün und blau und zum Ausgeben des synthetisierten Lichtstrahls in dieselbe Richtung verwendet. In einem Flüssigkristallprojektor vom Reflexionstyp wird ein dichroitisches Prisma als Farbtrennmittel zum Trennen eines weißen Lichtstrahls in drei Lichtstrahlen in rot, grün und blau verwendet, während es gleichzeitig als Farbsynthetisierungsmittel zum Rücksynthetisieren der modulierten drei Farblichtstrahlen und zum Ausgeben des synthetisierten Lichtstrahls in dieselbe Richtung verwendet wird. Eines der bekannten Anzeigegeräte vom Projektionstyp, das ein kreuzdichroitisches Prisma verwendet, ist jenes, das zum Beispiel in der Ungeprüfter Japanischen Patentschrift 1-302385 offenbart ist.
16 zeigt ein Konzept des Hauptteils eines Anzeigegeräts vom Projektionstyp. Das Anzeigegerät vom Projektionstyp enthält drei Flüssigkristalllichtmodulatoren 42 44 und 46, ein kreuzdichroitisches Prisma 48 und ein Projektionslinsensystem 50. Das kreuzdichroitische Prisma 48 synthetisiert drei Farblichtstrahlen in rot, grün und blau, die jeweils von den drei Lichtmodulatoren 42, 44 und 46 moduliert werden, und gibt den synthetisierten Lichtstrahl an das Projektionslinsensystem 50 aus. Das Projektionslinsensystem 50 projiziert den synthetisierten Lichtstrahl auf einen Projektionsschirm 52.
17 ist eine teilweise in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht, die das kreuzdichroitische Prisma 48 zeigt. Das kreuzdichroitische Prisma 48 wird durch Zusammenkleben von vier rechtwinkeligen Prismen mit rechtwinkeligen Oberflächen mit Hilfe eines optischen Klebstoffs an den Grenzflächen hergestellt.
18 ist eine erklärende Ansicht, die das Problem zeigt, das entsteht, wenn das kreuzdichroitische Prisma 48 verwendet wird. Wie in 18(A) dargestellt, hat das kreuzdichroitische Prisma 48 einen rotes Licht reflektierenden Film 60R und einen blaues Licht reflektierenden Film 60B, die beide in der Form des Buchstabens X an den Grenzflächen angeordnet sind, die an den rechwinkeligen Oberflächen der vier rechtwinkeligen Prismen gebildet sind. Da eine optische Klebstoffschicht 62 in den Spalten zwischen vier rechtwinkeligen Prismen gebildet ist, haben beide reflektierenden Filme 60R und 60B einen Spalt an der Mittelachse 48a des kreuzdichroitischen Prismas 48.
Wenn ein Lichtstrahl, der durch die Mittelachse 48a des kreuzdichroitischen Prismas 48 geht, auf den Projektionsschirm 52 projiziert wird, zeigt sich eine dunkle Linie, die durch die Mittelachse 48a entsteht, in einem dargestellten Bild. 18(B) zeigt ein Beispiel einer solchen dunklen Linie DL. Die dunkle Linie DL, die eine andere Farbe als der Rest des Bildes hat, zeigt ein etwas dunkleres Band in der Mitte des projizierten Bildes. Es wird angenommen, dass die dunkle Linie DL auf die Lichtstreuung zurückzuführen ist, die in dem Spalt in der Mittelachse 48a stattfindet, und auf eine mangelnde Reflexion des roten Farblichts und blauen Farblichts. Dieses Problem tritt auch in einem kreuzdichroitischen Spiegel auf, in dem zwei Arten von dichroitischen Spiegeln, die selektiv reflektierende Filme haben, wie einen rotes Farblicht reflektierenden Film und einen blaues Farblicht reflektierenden Film, in Form des Buchstabens X gekreuzt sind. In diesem Fall entsteht auch eine dunkle Linie in einem erhaltenen Bild, die einer Mittelachse zugeschrieben wird.
Wie zuvor beschrieben, wird die dunkle Linie in der Mitte des Schirms durch die Mittelachse des kreuzdichroitischen Prismas 48 oder des kreuzdichroitischen Spiegels in dem herkömmlichen Anzeigegerät vom Projektionstyp gebildet.
Diese Erfindung wurde in Hinblick auf die Lösung des obengenannten Problems entwickelt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik bereitzustellen, die eine weniger deutliche dunkle Linie erzeugt, die einer Mittelachse eines optischen Mittels zugeschrieben wird, bei dem zweifarbige Filmen zweier Arten in der Form des Buchstabens X angeordnet sind, wie bei einem kreuzdichroitischen Prisma und einem kreuzdichroitischen Spiegel.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 wird das Prinzip zur Lösung des Problems genauer besprochen. In allen Zeichnungen ist eine z-Richtung mit der Bewegungsrichtung des Lichtstrahls ausgerichtet, eine x-Richtung liegt an der 9-Uhr-Position zur Bewegungsrichtung des Lichtstrahls (z-Achse) und eine y-Richtung liegt an der 12-Uhr-Position. Zur Vereinfachung der folgenden Beschreibung stellt die x-Richtung die Richtung von Reihen dar, und die Y-Richtung stellt die Richtung von Spalten dar. Obwohl die Besprechung des Prinzips der Einfachheit wegen auf einem spezifischen Beispiel beruht, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein solches spezifisches Beispiel beschränkt.
In dem Gebiet eines Anzeigegeräts vom Projektionstyp ist ein optisches Beleuchtungssystem (auch als optisches Integratorsystem bezeichnet) mit zwei Linsenanordnungen, die jeweils eine Vielzahl von kleinen Linsen aufweisen, wie in WO94/22042, als eine Technik zur Verringerung einer ungleichmäßigen Beleuchtungsstärke eines Beleuchtungslichts durch Teilen eines Lichtstrahls in eine Vielzahl von Teillichtstrahlen bekannt. Dokument EP-A-676 902 offenbart ein hocheffizientes Lichtmodulatorprojektionssystem.
1 zeigt das Prinzip der Erzeugung einer dunklen Linie in dem Anzeigegerät vom Projektionstyp unter Verwendung eines kreuzdichroitischen Prismas, das ein optisches Integratorsystem verwendet. 1(A-1) und 1(B-1) zeigen Lichtstrahlen (durch Volllinien dargestellt), die durch kleine Linsen 10 durchgehen, die in die x-Richtung in wechselseitig unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, das heißt, kleinen Linsen 10, die in unterschiedlichen Positionen in Richtung der Spalten angeordnet sind, und zeigen auch die Bahnen (dargestellt durch dünne gebrochene Linien) von optischen Mittelachsen der Lichtstrahlen, und 1(A-2) und 1(B-2) zeigen die Positionen von dunklen Linien DLa und DLb auf einem Schirm 7.
Der Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) ausgestrahlt wird, wird in eine Vielzahl von Teilstrahlen durch eine erste Linsenanordnung 1 und eine zweite Linsenanordnung 2 geteilt, die jeweils eine Vielzahl von kleinen Linsen 10 haben. Die Lichtstrahlen, die durch die kleinen Linsen 10 in der ersten und zweiten Linsenanordnung 1 und 2 durchgehen, werden in parallele Lichtstrahlen parallel zu der Mittelachse einer Kollimatorlinse 15 umgewandelt. Teillichtstrahlen, die durch die Kollimatorlinse 15 durchgehen, werden auf einem Flüssigkristalllichtmodulator 3 überlagert, um eine vorbestimmte Fläche gleichförmig zu beleuchten. Obwohl 1 nur einen einzigen Flüssigkristalllichtmodulator 3 zeigt, gilt dasselbe Prinzip des optischen Integratorsystems und der Erzeugung einer dunklen Linie für die anderen zwei Flüssigkristalllichtmodulatoren in einem System, wie dem in 18(A) dargestellten.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild der ersten und zweiten Linsenanordnung 1, 2 zeigt. Jede der ersten und zweiten Linsenanordnung 1 und 2 ist aus einer Matrix aus M Reihen und N Spalten kleiner Linsen 10 gebildet, die jeweils eine rechteckige Form aufweisen. In diesem Beispiel ist M = 10 und N = 8. 1(A-1) zeigt einen Teillichtstrahl, der durch eine kleine Linse 10 in der zweiten Spalte durchgelassen wird, und 1(B-1) zeigt einen Teillichtstrahl, der durch eine kleine Linse 10 in der siebenten Spalte durchgelassen wird.
Lichtstrahlen, die auf dem Flüssigkristalllichtmodulator 3 überlagert werden, werden Bildinformationen entsprechend moduliert und dann zu dem kreuzdichroitischen Prisma 4 geleitet. Der Lichtstrahl, der von dem kreuzdichroitischen Prisma 4 ausgegeben wird, wird durch ein Projektionslinsensystem 6 auf den Schirm 7 projiziert.
Ein Lichtstrahl, der durch den Teil der Mittelachse 5 (entlang der y-Richtung) geht, wird auch an den Positionen Pa und Pb auf dem Schirm 7 projiziert, wie durch starke gebrochene Linien in 1(A-1) und 1(B-1) dargestellt ist. Wie bereits in Verbindung mit dem Stand der Technik beschrieben wurde, findet eine Lichtstreuung statt oder Licht, das andernfalls reflektiert würde, wird in dem Spalt zwischen den reflektierenden Filmen in der Nähe der Mittelachse 5 nicht reflektiert, und die Lichtmenge, die in und um die Mittelachse 5 durchgeht, ist verringert. Unter Bezugnahme auf 1(A-2) und 1(B-2) wird eine Fläche erzeugt, die eine geringere Beleuchtungsstärke als die umgebende Fläche hat, das heißt, die dunklen Linien DLa und DLb.
Es wird nun das Verhältnis zwischen der dunklen Linie und der ersten und zweiten Linsenanordnung 1 und 2 besprochen. Wie in 3(A) erkrennbar ist, die eine vergrößerte fragmentarische Ansicht von 1(A-1) ist, wird ein Bild, das durch den Flüssigkristalllichtmodulator 3 gebildet wird, umgekehrt, vergrößert und durch das Projektionslinsensystem 6 auf den Projektionsschirm 7 projiziert. 3(B) ist eine Querschnittsansicht des kreuzdichroitischen Prismas 4 entlang der x-y-Ebene, die die Mittelachse 5 enthält. Unter Bezugnahme auf 3(A) und 3(B) stellt r1 den Abstand von einem Rand 11 des Querschnitts 8 eines Teillichtstrahls zu der Mittelachse 5 dar, und r2 stellt den Abstand des anderen Randes 12 des Querschnitts 8 des Teillichtstrahls zu der Mittelachse 5 dar, wenn der Teillichtstrahl entlang der x-y-Ebene geschnitten wird, die die Mittelachse 5 des kreuzdichroitischen Prismas 4 enthält. Da das Bild des Querschnitts 8 des Teillichtstrahls umgekehrt, vergrößert und durch das Projektionslinsensystem 6 projiziert wird, ist das Verhältnis zwischen dem Abstand R2 von einem Rand 13 einer Projektionsfläche 9 zu der dunklen Linie DLa zu dem Abstand R1 von dem anderen Rand der Projektionsfläche 9 zu der dunklen Linie DLa auf dem Projektionsschirm 7 gleich dem Verhältnis des Abstandes r2 zu dem Abstand r1. Das heißt, die Position der dunklen Linie DLa hängt davon ab, wo der Querschnitt 8 des Teillichtstrahls in der x-y-Ebene, die die Mittelachse 5 des kreuzdichroitischen Prismas 4 enthält, in Bezug auf die Mittelachse 5 vorhanden ist.
Wie aus dem Vergleich zwischen 1(A-1) und 1(B-1) hervorgeht, wird die Position des Querschnitts 8 des Teillichtstrahls entlang der x-y-Ebene, die die Mittelachse 5 des kreuzdichroitischen Prismas 4 enthält, von 1(A-1) zu 1(B-1) anders. Die dunklen Linien DLa und DLb werden daher an verschiedenen Positionen erzeugt. Ebenso ist in Verbindung mit den Teillichtstrahlen, die durch kleine Linsen 10 in Spalten in der ersten und zweiten Linsenanordnung 1 und 2 durchgehen, die nicht die zweite und siebente Spalte sind, die Position des Querschnitts 8 des Teillichtstrahls entlang den x-y-Ebenen, die die Mittelachse 5 des kreuzdichroitischen Prismas 4 enthalten, von Spalte zu Spalte anders, und die Anzahl der dunklen Linien ist gleich der Anzahl von Spalten der ersten und zweiten Linsenanordnung 1 und 2, das heißt, es werden N dunkle Linien erzeugt.
Die Teillichtstrahlen, die durch die M kleinen Linsen 10 durchgehen, die in der ersten und zweiten Linsenanordnung 1 und 2 in denselben Spalten angeordnet sind, erzeugen dunkle Linien DLc an im Wesentlichen derselben Position auf dem Projektionsschirm 7, wie in 4 dargestellt. Jede der N dunklen Linien wird durch die überlagerten Teillichtstrahlen erzeugt, die durch die M kleinen Linsen 10 durchgehen, die in denselben Spalten in der ersten und zweiten Linsenanordnung 1 und 2 angeordnet sind, und die Dunkelheit der dunklen Linien ist gleich der Summe der Dunkelheit aller dunklen Linien, die von jeder der M kleinen Linsen 10 erzeugt werden.
Eine Zusammenfassung der vorangehenden Besprechung führt zu den folgenden Prinzipien.
Erstes Prinzip
Erstens, wenn die Position der Mittelachse des Teillichtstrahls relativ zu der Mittelachse 5 des kreuzdichroitischen Prismas 4 unterschiedlich ist, unterscheidet sich auch die Position der erzeugten dunklen Linie. Die Lichtstrahlen, die durch verschiedene kleine Linsen durchgehen, deren Positionen in Richtung der Reihen unterschiedlich sind, haben wechselseitig eine unterschiedliche Position relativ zu der Position der Mittelachse 5 des kreuzdichroitischen Prismas 4 und bilden dunkle Linien an verschiedenen Positionen.
Zweites Prinzip
Zweitens ist der Grund, warum die Position des Querschnitts des Teillichtstrahls entlang der x-y-Ebene, die die Mittelachse 5 des kreuzdichroitischen Prismas 4 enthält, anders ist, dass der Einfallswinkel des Teillichtstrahls zu dem kreuzdichroitischen Prisma 4 anders ist (siehe 1). Da die Lichtstrahlen, die durch verschiedene kleine Linsen durchgehen, deren Positionen in Richtung der Reihen unterschiedlich sind, in verschiedenen Winkeln in das kreuzdichroitische Prisma 4 eintreten, sind die Positionen der Teillichtstrahlen relativ zu der Mittelachse 5 verschieden.
Wenn die Einfallswinkel der Teillichtstrahlen zu dem kreuzdichroitischen Prisma 4 unterschiedlich sind, oder wenn die Winkel der Teillichtstrahlen, die auf dem Flüssigkristalllichtmodulator 3 überlagert sind, unterschiedlich sind, sind auch die Positionen der erzeugten dunklen Linien unterschiedlich.
Schlussfolgerung
Da, wie bereits beschrieben, die Teillichtstrahlen, die durch die M kleinen Linsen durchgehen, die in denselben Spalten angeordnet sind, dunkle Linien an im Wesentlichen derselben Position auf dem Projektionsschirm 7 erzeugen, ist die gesamte Dunkelheit im Wesentlichen gleich der Summe der Dunkelheit aller M kleinen Linsen 10. Es ist daher bevorzugt, dass die dunklen Linien, die durch die M kleinen Linsen 10 erzeugt werden, an verschiedenen Positionen auf dem Projektionsschirm 7 erzeugt werden. Mit einer solchen Anordnung wird die Dunkelheit pro dunkler Linie verringert, während die Anzahl dunkler Linien zunimmt, und die dunklen Linien werden daher als Folge weniger erkennbar. Es ist jedoch nicht notwendig, dass alle dunklen Linien von den M kleinen Linsen 10 an verschiedenen Positionen erzeugt werden, und es genügt, wenn einige dunkle Linien an verschiedenen Positionen erzeugt werden.
Das Erzeugen dunkler Linien an verschiedenen Positionen wird durch die Anwendung des ersten oder zweiten zuvor beschriebenen Prinzips möglich.
Gemäß dem ersten Prinzip werden bei einigen der Teillichtstrahlen, die durch die M kleinen Linsen 10 durchgehen, die in derselben Spalte angeordnet sind, die Positionen ihrer Mittelachsen in Bezug auf die Mittelachse 5 des kreuzdichroitischen Prismas 4 relativ zu den übrigen Teillichtstrahlen geändert.
Gemäß dem zweiten Prinzip wird bei einigen der Teillichtstrahlen, die durch die M kleinen Linsen 10 durchgehen, die in derselben Spalte angeordnet sind, der Winkel zu dem Flüssigkristalllichtmodulator 3 oder der Winkel zu dem kreuzdichroitischen Prisma 4 relativ zu den übrigen Teillichtstrahlen geändert.
Die vorliegende Erfindung löst das zuvor beschriebene Problem erfolgreich, das nach dem Stand der Technik auftritt, durch Nutzung der vorangehenden Prinzipien. Die Mittel, Funktionsweise und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun besprochen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein optisches Beleuchtungssystem zum Ausstrahlen eines Beleuchtungslichtstrahls alle Merkmale, die in Anspruch 1 angeführt sind.
Ein Anzeigegerät vom Projektionstyp, das den ersten Aspekt der Erfindung erfüllt, umfasst ein Farblichttrennmittel zum Trennen eines Beleuchtungslichts in drei Farblichtstrahlen, drei Lichtmodulationsmittel zum Modulieren der drei Farblichtstrahlen auf der Basis eines bestimmten Bildsignals, ein Farbsynthetisierungsmittel mit zweifarbigen Filmen von zwei Arten, die wechselseitig in Form eines Buchstaben X gekreuzt sind und eine Mittelachse haben, die einer Position entspricht, wo die zweifarbigen Filme einander schneiden, zum Synthetisieren der drei Farblichtstrahlen, die durch die drei Lichtmodulationsmittel moduliert sind, um die erhaltenen Lichtstrahlen in derselben Richtung auszugeben, und ein Projektionsmittel zum Projizieren des erhaltenen Lichtstrahls, der von dem Farbsynthetisierungsmittel synthetisiert wurde, auf eine Projektionsfläche. Die "Richtung der Reihen" bezeichnet eine Richtung senkrecht zu der Richtung der Mittelachse des Farbsynthetisierungsmittels. Die Richtung der Spalten ist daher parallel zur Mittelachse. Jedes der drei Lichtmodulationsmittel entspricht einer Beleuchtungsfläche. In dem vorangehenden Anzeigegerät vom Projektionstyp werden von der Vielzahl von Teillichtstrahlen, die durch die erste und zweite Linsenanordnung geteilt werden, mindestens eine Spalte von Teillichtstrahlen der Vielzahl von Teillichtstrahlen, die in Richtung der Spalten angeordnet sind, in einem annähernd identischen, vorbestimmten Winkel durch die Beleuchtungsfläche durchgelassen und auf die Mittelachse des Farbsynthetisierungsmittels an im Wesentlichen derselben Position auf dem Schirm projiziert, um eine dunkle Linie zu bilden.
In dem ersten Aspekt der Erfindung ist eine der Gruppen so angeordnet, dass sie von einer anderen Gruppe in Richtung der Reihen in der ersten und zweiten Linsenanordnung versetzt ist, und Teillichtstrahlen, die durch die eine Fläche durchgehen, werden durch die Beleuchtungsfläche in einem Winkel durchgelassen, der sich von jenem unterscheidet, in dem die Teillichtstrahlen durchgehen, die durch die andere Fläche durchgehen, und werden durch das kreuzdichroitische Prisma an einer anderen Position durchgelassen. Gemäß dem ersten Prinzip wird durch Lichtstrahlen, die in Richtung der Spalten angeordnet sind, verhindert, dass die Mittelachse des Farbsynthetisierungsmittels an derselben Position projiziert wird. Dadurch wird die dunkle Linie, die in dem projizierten Bild erzeugt wird, weniger sichtbar.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein optisches Beleuchtungssystem zum Ausstrahlen eines Beleuchtungslichtstrahls alle Merkmale, die in Anspruch 4 angeführt sind.
Das optische Mittel besteht vorzugsweise aus dezentrierten Linsen, die einen optischen Mittelpunkt haben, der in die Richtung versetzt ist, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der der optische Mittelpunkt der ersten kleinen Linsen von dem geometrischen Mittelpunkt der ersten kleinen Linsen versetzt ist.
Wenn der zweite Aspekt der Erfindung in dem Anzeigegerät vom Projektionstyp ausgeführt wird, das in Verbindung mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben ist, werden Teillichtstrahlen, die durch die Vielzahl der ersten und zweiten kleinen Linsen durchgehen, durch die Beleuchtungsfläche in einem Winkel durchgelassen, der sich von jenem unterscheidet, in dem Teillichtstrahlen, die durch die übrigen Reihen kleiner Linsen durchgehen, durch die Beleuchtungsfläche durchgehen, und werden durch das kreuzdichroitische Prisma an einer anderen Position durchgelassen. Gemäß dem ersten Prinzip wird durch Teillichtstrahlen, die in Richtung der Spalten angeordnet sind, verhindert, dass die Mittelachse des Farbsynthetisierungsmittels an derselben Position projiziert wird. Dadurch wird die dunkle Linie, die in dem projizierten Bild erzeugt wird, weniger sichtbar.
In dem zweiten Aspekt der Erfindung ist bevorzugt, dass mindestens eine Reihe kleiner Linsen in der zweiten Linsenanordnung, die Teillichtstrahlen mit einer relativen großen Lichtmenge durchlassen, von den übrigen Reihen kleiner Linsen in der zweiten Linsenanordnung in Richtung der Reihen versetzt ist.
Da die Dunkelheit der dunklen Linie, die durch den Teillichtstrahl mit einer relativ großen Lichtmenge gebildet wird, relativ groß ist, ist die dunkle Linie, die in dem projizierten Bild erzeugt wird, ausgeprägter, wenn die Winkel, in welchen die Teillichtstrahlen durch die Beleuchtungsfläche durchgehen, gleich sind. Da die Winkel, in welchen die Teillichtstrahlen mit einer relativ großen Lichtmenge durch die Beleuchtungsfläche durchgehen, wechselseitig unterschiedlich sind, wird die dunkle Linie, die in dem projizierten Bild erzeugt wird, weniger ausgeprägt.
In dem zweiten Aspekt der Erfindung ist in der zweiten Vielzahl kleiner Linsen bevorzugt, dass die kleinen Linsen in ungerade nummerierten Reihen und die kleinen Linsen in gerade nummerierten Reihen wechselseitig und abwechselnd in Richtung der Reihen versetzt sind.
Mit dieser Anordnung ist in einer Spalte der Teillichtstrahlen, die im Allgemeinen in Richtung der Spalten ange- ordnet sind, der Winkel, in dem die Teillichtstrahlen, die durch die ungeraden Reihen der ersten und zweiten Linsenanordnungen durchgehen, durch die Beleuchtungsfläche durchgehen, anders als der Winkel, in dem Teillichtstrahlen, die durch die geraden Reihen durchgehen, durch die Beleuchtungsfläche durchgehen. Durch die Teillichtstrahlen, die in Richtung der Spalten angeordnet sind, wird verhindert, dass die Mittelachse des Farbsynthetisierungsmittels an derselben Position projiziert wird. Dadurch wird die dunkle Linie, die in dem projizierten Bild erzeugt wird, weniger sichtbar.
In dem zweiten Aspekt der Erfindung ist die zweite Linsenanordnung vorzugsweise in eine Vielzahl von Flächen durch mindestens eine Teilungslinie geteilt, und mindestens eine der Vielzahl von Flächen ist so positioniert, dass sie von den übrigen Flächen in Richtung der Reihen versetzt ist.
Mit dieser Anordnung ist in einer Spalte von Teillichtstrahlen, die im Allgemeinen in Richtung der Spalten ange ordnet sind, der Winkel, in dem die Teillichtstrahlen, die durch die eine Fläche der zweiten Linsenanordnung durchgehen, durch die Beleuchtungsfläche durchgehen, anders als der Winkel, in dem die Teillichtstrahlen, die durch die andere Fläche durchgehen, durch die Beleuchtungsfläche durchgehen, und die Teillichtstrahlen, die in Richtung von Spalten angeordnet sind, verhindern, dass die Mittelachse des Farbsynthetisierungsmittels an derselben Position projiziert wird. Dadurch wird die dunkle Linie, die in dem projizierten Bild erzeugt wird, weniger sichtbar.
Vorzugsweise ist in dem zweiten Aspekt der Erfindung die Vielzahl von zweiten kleinen Linsen in der zweiten Linsenanordnung in eine Vielzahl von Reihengruppen unterteilt,
die kleinen Linsen jeder Reihengruppe sind so positioniert, dass sie in Richtung der Reihen ausgerichtet sind, und
die kleinen Linsen verschiedener Reihengruppen sind so positioniert, dass sie in Richtung der Reihen zueinander wechselseitig versetzt sind.
Auch mit dieser Anordnung sind in einer Spalte von Teillichtstrahlen, die im Allgemeinen in Richtung der Spalten angeordnet sind, die Winkel verschieden, in welchen die Teillichtstrahlen, die durch kleine Linsen in verschiedenen Gruppen durchgehen, durch die Beleuchtungsfläche durchgehen, und die Teillichtstrahlen, die in Richtung der Spalten angeordnet sind, verhindern, dass die Mittelachse des Farbsynthetisierungsmittels an derselben Position projiziert wird. Dadurch wird die dunkle Linie, die in dem projizierten Bild erzeugt wird, weniger sichtbar.
In diesem Fall wird die Teilung der kleinen Linsen in die Vielzahl von Gruppen so ausgeführt, dass die Summen der Lichtmenge von Teillichtstrahlen, die jeweils durch die entsprechenden Gruppen durchgehen, im Wesentlichen gleich sind.
Wenn die Summe von Lichtmengen von Teillichtstrahlen, die durch eine Gruppe durchgehen, anders ist als die Summe der Lichtmengen von Teillichtstrahlen, die durch eine andere Gruppe durchgehen, sind die dunklen Linien, die der Mittelachse des Farbsynthetisierungsmittels entsprechen, die durch Teillichtstrahlen gebildet werden, die durch die entsprechenden Gruppen durchgehen, auch im Dunkelheitswert anders. Obwohl die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin besteht, die dunkle Linie weniger sichtbar zu machen, ist ein Unterschied in der Dunkelheit der dunklen Linien von dem Standpunkt aus, die dunkle Linie weniger sichtbar zu machen, nicht bevorzugt, da eine Lichtunterscheidungsmöglichkeit durch einen Vergleich der relativen Stärke hoch ist. Wenn die Summen der Lichtmengen der Teillichtstrahlen in den entsprechenden Gruppen gleich sind, sind die dunklen Linien der Teillichtstrahlen in den entsprechenden Gruppen im Dunkelheitswert ausgeglichen.
Im ersten und zweiten Aspekt der Erfindung ist bevorzugt, dass die vorbestimmte Verschiebung der Gruppen kleiner Linsen etwa 1/2 bis 2/3 der Breite einer der kleinen Linsen in Richtung der Reihen beträgt.
Mit dieser Anordnung wird eine dunkle Linie durch Lichtstrahlen, die durch kleine Linsen in einer Reihe durchgehen, an einer Zwischenposition zwischen dunklen Linien erzeugt, die durch Teillichtstrahlen gebildet werden, die durch kleine Linsen in einer anderen Reihe durchgehen, die zu der ersten Reihe versetzt ist.
Sowohl im ersten als auch zweiten Aspekt der Erfindung kann das optische Beleuchtungssystem folgendes umfassen:
eine Überlagerungslinse, die an einer Ausgangsseite der zweiten Linsenanordnung angeordnet ist, um im Wesentlichen die Vielzahl von Teillichtstrahlen, die durch die Vielzahl kleiner Linsen der ersten Linsenanordnung und der zweiten Linsenanordnung gehen, an einer Beleuchtungsposition eines Lichtmodulationsmittels zu überlagern,
die Polarisationsumwandlungsvorrichtung, die zwischen der zweiten Linsenanordnung und der Überlagerungslinse angeordnet ist.
In dem optischen Beleuchtungssystem des ersten Aspekts der Erfindung ist die Polarisationsumwandlungsvorrichtung in eine Vielzahl von Flächen unterteilt, die der Anordnung der Gruppen kleiner Linsen der ersten und zweiten Linsenanordnung entsprechen. In dem optischen Beleuchtungssystem des zweiten Aspekts der Erfindung ist die Polarisationsumwandlungsvorrichtung in eine Vielzahl von Flächen unterteilt, die der Anordnung der optischen Mittel der zweiten Linsenanordnung entsprechen.
Mit dieser Anordnung wird die Nutzung des Lichts verbessert, da der willkürlich polarisierte Beleuchtungslichtstrahl in eine Art von linear polarisiertem Lichtstrahl vor der Verwendung umgewandelt wird.
Wenn die Polarisationsumwandlungsvorrichtung bereitgestellt ist, ist bevorzugt, dass die erste Reihengruppe kleiner Linsen von der zweiten Reihengruppe kleiner Linsen mit einer Verschiebung von etwa 1/4 bis 1/3 der Breite einer der kleinen Linsen in die Richtung der Reihen versetzt ist.
Der Lichtstrahl, der von der zweiten Linsenanordnung ausgegeben wird, wird in einen linear polarisierten Lichtstrahl umgewandelt, der aus dem Polarisationsteilungsfilm der Polarisationsumwandlungsvorrichtung austritt, und einen linear polarisierten Lichtstrahl, der in Richtung der Reihen versetzt ist, der aus dem reflektierenden Film austritt. Das heißt, mit der Polarisationsumwandlungsvorrichtung ist ein Intervall zwischen Teillichtstrahlen in Richtung der Reihen das halbe Intervall ohne Polarisationsumwandlungsvorrichtung. Mit der vorangehenden Anordnung wird daher durch Lichtstrahlen, die durch kleine Linsen in einer Reihe durchgehen, eine dunkle Linie an einer Zwischenposition zwischen dunklen Linien erzeugt, die durch Teillichtstrahlen gebildet werden, die durch kleine Linsen in einer anderen Reihe durchgehen, die zu der einen Reihe versetzt ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst ein Anzeigegerät vom Projektionstyp:
ein optisches Beleuchtungssystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung oder dem zweiten Aspekt der Erfindung,
ein Farblichttrennmittel zum Trennen eines Beleuchtungslichts in drei Farblichtstrahlen,
drei Lichtmodulationsmittel, jedes mit einer Lichteingangsfläche als Beleuchtungsfläche zum Modulieren der drei Farblichtstrahlen auf der Basis eines bestimmten Bildsignals,
ein Farbsynthetisierungsmittel mit zweifarbigen Filmen von zwei Arten, die wechselseitig in Form eines Buchstaben X gekreuzt sind und Mittelachsen haben, die Positionen entsprechen, wo die zweifarbigen Filme einander schneiden und in einer Richtung von Spalten der kleinen Linsen angeordnet sind, wobei das Farbsynthetisierungsmittel zum Synthetisieren der drei Farblichtstrahlen dient, die durch die drei Lichtmodulationsmittel moduliert sind, um die erhaltenen Lichtstrahlen in derselben Richtung auszugeben, und
ein Projektionsmittel zum Projizieren des erhaltenen Lichtstrahls, der von dem Farbsynthetisierungsmittel synthetisiert wurde, auf eine Projektionsfläche.
Durch Verwendung des optischen Beleuchtungssystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder dem zweiten Aspekt der Erfindung in dem Anzeigegerät vom Projektionstyp wird die dunkle Linie, die in dem projizierten Bild erzeugt wird, auf dieselbe Weise wie in dem ersten und zweiten Aspekt der. Erfindung weniger sichtbar. Abhängige Ansprüche definieren zusätzliche Ausführungsformen.
Es werden nun Ausführungsformen der Erfindung ausführlicher nur mit Hilfe eines weiteren Beispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die Folgendes sind:
[1] Darstellungen des Prinzips der Erzeugung einer dunklen Linie in dem Anzeigegerät vom Projektionstyp unter Verwendung eines kreuzdichroitischen Prismas, das ein optisches Integratorsystem verwendet.
[2] Perspektivische Ansicht von außen, die die erste und zweite Linsenanordnung 1 und 2 zeigt.
[3] Vergrößerte Ansicht von 1(A-1) und eine Querschnittsansicht entlang der x-y-Ebene, in der die Mittelachse 5 des kreuzdichroitischen Prismas 4 liegt.
[4] Darstellung des Konzepts der Teillichtstrahlen, die durch die kleinen Linsen in den N-ten Spalten in den zwei Linsenanordnungen 1 und 2 durchgehen und auf den Projektionsschirm 7 projiziert werden.
[5] Draufsicht, die den Hauptteil des Anzeigegeräts vom Projektionstyp der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
[6] Perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild der ersten Linsenanordnung 120 zeigt.
[7] Erklärende Ansichten, die die Konstruktion der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 zeigen.
[8] Vorderansichten, die die erste Linsenanordnung 120, die zweite Linsenanordnung 130 und die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140, betrachtet aus der z-Richtung, gemäß der ersten Ausführungsform zeigen.
[9] Erklärende Ansichten, die die Funktionen der ersten und zweiten Linsenanordnung 120 und 130 und der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 gemäß der ersten Ausführungsform zeigen.
[10] Erklärende Ansicht, die zeigt, wie die Teillichtstrahlen, die durch die dritte und vierte Reihe in der ersten und zweiten Linsenanordnung 120 und 130 durchgehen, durch das kreuzdichroitische Prisma 260 durchgehen.
[11] Vorderansichten, die die erste Linsenanordnung 120A, die zweite Linsenanordnung 130A und die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A, betrachtet aus der z-Richtung, gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen.
[12] Erklärende vergrößerte Ansichten, die Teile der ersten und zweiten Linsenanordnung 120A und 130A zeigen.
[13] Erklärende Ansichten, die die Funktionen der ersten und zweiten Linsenanordnung 120A und 130A und der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen.
[14] Vorderansichten, die die erste Linsenanordnung 120B, die zweite Linsenanordnung 130B und die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140B, betrachtet aus der z-Richtung, gemäß der dritten Ausführungsform zeigen.
[15] Vorderansichten, die die erste Linsenanordnung 120C, die zweite Linsenanordnung 130C und die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140C, betrachtet aus der z-Richtung, gemäß der dritten Ausführungsform zeigen.
[16] Darstellung des Konzepts des Hauptteils des Anzeigegeräts vom Projektionstyp.
[17] In Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht, die einen Teil des kreuzdichroitischen Prismas 48 zeigt.
[18]
A. Erste Ausführungsform:
Es werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlicher besprochen. 5 ist eine Draufsicht, die schematisch einen Hauptteil des Anzeigegeräts vom Projektionstyp gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der folgenden Besprechung ist die Bewegungsrichtung von Licht die z-Richtung, die Richtung an der 9-Uhr-Position zur Bewegungsrichtung von Licht (z-Richtung) ist die x-Richtung, und die Richtung bei 12-Uhr ist die y-Richtung. Das Anzeigegerät vom Projektionstyp umfasst ein optisches Beleuchtungssystem 100, dichroitische Spiegel 210 und 212, Reflexionsspiegel 218, 222 und 224, eine eingangsseitige Linse 230, eine Übertragungslinse 232, drei Feldlinsen 240, 242 und 244, drei Flüssigkristalllichtmodulatoren (Flüssigkristallpaneele) 250, 252 und 254, ein kreuzdichroitisches Prisma 260, und ein Projektionslinsensystem 270.
Das optische Beleuchtungssystem 100 umfasst eine Lichtquelle 110, eine erste Linsenanordnung 120, eine zweite Linsenanordnung 130, eine Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140, eine Überlagerungslinse 150 und einen Reflexionsspiegel 160. Das optische Beleuchtungssystem 100 ist ein optisches Integratorsystem zum gleichförmigen Beleuchten der drei Flüssigkristalllichtmodulatoren 250, 252 und 254 als Beleuchtungsflächen.
Die Lichtquelle 110 umfasst eine Lichtquellenlampe 112 als Strahlungsquelle zum radialen Ausstrahlen von Lichtstrahlen, und einen konkaven Spiegel 114 zum Reflektieren der Lichtstrahlen von der Lichtquellenlampe 112 in einem im Wesentlichen parallelen Strahl. Der konkave Spiegel 114 ist vorzugsweise ein Parabolspiegel.
Die erste und zweite Linsenanordnung 120 und 130 dienen als Lichtstrahlteilermittel. Die erste Linsenanordnung 120 teilt den Lichtstrahl von der Lichtquelle 110 in eine Vielzahl von Teilstrahlen, während jeder Teillichtstrahl gleichzeitig konzentriert wird. Die zweite Linsenanordnung 130 richtet die optischen Achsen der Teillichtstrahlen im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse des Systems aus. Die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 wandelt den einfallenden Lichtstrahl in einen vorbestimmten linear polarisierten Lichtstrahl um. Die Überlagerungslinse 150 überlagert eine Vielzahl von Teillichtstrahlen mit Mittelachsen, die parallel zu der optischen Achse des Systems sind, auf vorbestimmten Beleuchtungsflächen (das heißt, den Flüssigkristalllichtmodulatoren 250, 252 und 254). Die Feldlinsen 240, 242 und 244 wandeln die Teillichtstrahlen zur Beleuchtung von Beleuchtungsflächen in entsprechende Lichtstrahlen parallel zu den entsprechenden Mittelachsen der Flächen um.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild der ersten Linsenanordnung 120 zeigt. Die erste Linsenanordnung 120 hat im Allgemeinen eine rechteckige Matrix aus M Reihen und N Spalten von kleinen Linsen 122, die zweidimensional angeordnet sind. Die x-Richtung entspricht der Richtung der Reihen der Linsenanordnung und die y-Richtung entspricht der Richtung der Spalten. Die Linsenanordnung hat hier M = 6 und N = 4, kann aber andere Anzahlen von Reihen und Spalten haben. Die kleinen Linsen von einer ersten Reihe bis zu einer dritten Reihe (erste Reihengruppe) und die kleinen Linsen von einer vierten Reihe bis zu einer sechsten Reihe (zweite Reihengruppe) sind in die Richtungen –x beziehungsweise +x zu einer Mittellinie Ly, die sich in die y-Richtung erstreckt, versetzt. Eine solche Linsenanordnung kann durch Zusammenfügen von zwei Linsenanordnungen, während sie zueinander verschoben sind, hergestellt werden, aber für gewöhnlich wird die Linsenanordnung unter Verwendung einer Einstück-Formungstechnik hergestellt. Die Verschiebung wird später genauer beschrieben. Die zweite Linsenanordnung 130 hat eine Matrix aus M Reihen und N Spalten kleiner Linsen, die jeweils den kleinen Linsen 122 in der ersten Linsenanordnung 120 entsprechen. Jede kleine Linse 122 teilt den Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 110 ausgestrahlt wird (5), in eine Vielzahl von Teillichtstrahlen (das heißt, M x N Teillichtstrahlen) und fokussiert jeden Teillichtstrahl in der Nähe der zweiten Linsenanordnung 130. Das äußere Erscheinungsbild für jede kleine Linse 122, betrachtet aus der z-Richtung, ist so eingestellt, dass es im Wesentlichen der Form der Flüssigkristalllichtmodulatoren 250, 252 und 254 entspricht. Das Aspektverhältnis (Breite: Höhe-Proportionen) der kleinen Linsen 122 ist auf 4 : 3 eingestellt, kann aber auf einen anderen Wert eingestellt sein.
Die zweite Linsenanordnung 130 richtet die optischen Achsen der Teillichtstrahlen parallel zu der optischen Achse des Systems aus. Wenn der Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 110 ausgestrahlt wird, ein paralleler Strahl parallel zu der optischen Achse des Systems ist, sind die Mittelachsen der Teillichtstrahlen, die aus den kleinen Linsen 122 der ersten Linsenanordnung 120 austreten, auch zu der optischen Achse des Systems parallel, und die zweite Linsenanordnung 130 kann in einem solchen Fall weggelassen werden. Wenn die Lichtquelle 110 einen Lichtstrahl mit einer Mittelachse ausstrahlt, die in einem Winkel in Bezug auf die optische Achse des Systems geneigt ist, sind die Mittelachsen der Teillichtstrahlen, die aus den kleinen Linsen 122 austreten, zu der optischen Achse des Systems nicht parallel. Teillichtstrahlen mit einer Mittelachse, die in einem Winkel zur optischen Achse des Systems liegt, könnten die ursprünglich beabsichtigten, vorbestimmten Beleuchtungsflächen, nämlich die Flüssigkristalllichtmodulatoren 250, 252 und 254 nicht beleuchten. Dadurch wird die Lichtnutzung des Anzeigegeräts vom Projektionstyp verringert. Wenn die Teillichtstrahlen mit Mittelachsen, die in einem Winkel zur optischen Achse des Systems liegen, in kleine Linsen 132 der zweiten Linsenanordnung 130 geleitet werden, wandelt die zweite Linsenanordnung 130 die Mittelachsen der Teillichtstrahlen um, so dass sie parallel zu der optischen Achse des Systems sind, was zu einer verbesserten Lichtnutzung führt.
7 ist eine erklärende Ansicht, die die Konstruktion der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 zeigt (5). Wie in 7 dargestellt, umfasst die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 eine polarisierende Strahlteileranordnung 141 und eine selektive Phasenplatte 142. Eine Polarisationsumwandlungsvorrichtung, die den kleinen Linsen von oben bis zur dritten Reihe entspricht, und eine Polarisationsumwandlungsvorrichtung, die den kleinen Linsen von der vierten Reihe bis zur sechsten Reihe in der ersten und zweiten Linsenanordnung 120 und 130 entspricht, wie in 6 dargestellt, sind in die Richtungen –x beziehungsweise +x von einer Mittellinie Sy versetzt, die sich in die y-Richtung erstreckt. Die Verschiebung der Polarisationsumwandlungsvorrichtung wird später ausführlich beschrieben. Die polarisierende Strahlteileranordnung 141 kann durch Zusammenkleben einer Vielzahl von transparenten Platten 143 konstruiert werden, die jeweils eine Parallelogrammform im Querschnitt aufweisen. Die Grenzflächen zwischen den transparenten Platten 143 sind abwechselnd ein Polarisationsteilungsfilm 144 und ein reflektierender Film 145. Die polarisierende Strahlteileranordnung 141 wird durch Zusammenkleben einer Vielzahl von Glasplatten, zwischen welchen abwechselnd der Polarisationsteilungsfilm 144 und der reflektierende Film 145 liegt, und durch Schneiden in einem vorbestimmten geneigten Winkel hergestellt.
Lichtstrahlen, die durch die erste und zweite Linsenanordnung 120 und 130 durchgehen, werden in die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 geleitet und dann durch den Polarisationsteilungsfilm 144 in einen s-polarisierten Lichtstrahl und einen p-polarisierten Lichtstrahl getrennt, wie in 7(B) dargestellt. Der p-polarisierte Lichtstrahl wird durch den Polarisationsteilungsfilm 144 durchgelassen. Der s-polarisierte Lichtstrahl wird von dem Polarisationsteilungsfilm 144 reflektiert, wird wieder von dem reflektierenden Film 145 reflektiert, und tritt parallel mit dem p-polarisierten Lichtstrahl aus, der direkt durch den Polarisationsteilungsfilm 144 durchgeht. Die selektive Phasenplatte 142 ist ein optisches Element, das eine α/2-Phasenlage 146 an ihrer Lichtaustrittsfläche hat, wo der Lichtstrahl, der durch den Polarisationsteilungsfilm 144 durchgegangen ist, verläuft, während keine α/2-Phasenlage an der Lichtaustrittsfläche vorhanden ist, wo der Lichtstrahl verläuft, der von dem reflektierenden Film 145 reflektiert wurde. Der p-polarisierte Lichtstrahl, der durch den Polarisationsteilungsfilm 144 durchgegangen ist, wird vor dem Austritt durch die α/2-Phasenlage in einen s-polarisierten Lichtstrahl umgewandelt. Dadurch werden willkürlich polarisierte Lichtstrahlen, die auf die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 fallen, vor dem Austritt vollständig in die s-polarisierten Lichtstrahlen umgewandelt. Als Alternative können die einfallenden Lichtstrahlen durch Bilden der α/2-Phasenlage in der selektiven Phasenplatte 142 an dem Lichtaustrittsteil, wo der Lichtstrahl, der von dem reflektierenden Film 145 reflektiert wird, verläuft, in die p-polarisierten Lichtstrahlen umgewandelt werden.
In dem in 5 dargestellten Anzeigegerät vom Projektionstyp wird der parallele Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 110 ausgestrahlt wird, durch die erste und zweite Linsenanordnung 120 und 130, die das optische Integratorsystem bilden, in die Vielzahl von Teillichtstrahlen geteilt. Mit ihrer Konzentrationsfunktion konzentriert jede kleine Linse 122 in der ersten Linsenanordnung 120 den Teillichtstrahl, der aus ihr austritt, um das Bild der Lichtquelle 110 (ein sekundäres Lichtquellenbild) in der Nähe des Polarisationsteilungsfilms 144 der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 zu bilden. Wie bereits beschrieben, werden die Teillichtstrahlen, die auf die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 fallen, durch den Polarisationsteilungsfilm 144 und den reflektierenden Film 145 in zwei Arten von polarisierten Lichtstrahlen umgewandelt. Dann wird angenommen, dass das sekundäre Lichtquellenbild auf dem reflektierenden Film 145 wie auch auf dem polarisierenden Trennfilm 144 gebildet wird. Insbesondere werden in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 die sekundären Lichtquellenbilder erzeugt, deren Anzahl das Zweifache jener der Teillichtstrahlen ist, die durch die erste und zweite Linsenanordnung 120 und 130 durchgehen.
Als optisches Überlagerungssystem überlagert die Überlagerungslinse 150 die Teillichtstrahlen, die aus den sekundären Lichtquellenbildern austreten, die in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 gebildet sind, um sie auf den Flüssigkristalllichtmodulatoren 250, 252 und 254 zu konzentrieren. Der Reflexionsspiegel 160 reflektiert den Lichtstrahl, der aus der Überlagerungslinse 150 austritt, zu den dichroitischen Spiegeln 210, was aber, abhängig von der Konstruktion des Geräts, nicht unbedingt notwendig ist. Dadurch werden die Flüssigkristalllichtmodulatoren 250, 252 und 254 durch im Allgemeinen eine Art von polarisierten Lichtstrahlen (s-polarisierten Lichtstrahlen in dieser Ausführungsform) gleichförmig beleuchtet.
Als Farbtrennmittel trennen die dichroitischen Spiegel 210, 212 den weißen Lichtstrahl, der von der Überlagerungslinse 150 konzentriert wird, in drei Farblichtstrahlen in rot, grün und blau. Der erste dichroitische Spiegel 210 ermöglicht das Durchlassen der roten Farbkomponenten des weißen Lichtstrahls, der von dem optischen Beleuchtungssystem 100 ausgestrahlt wird, während die blaue Farbkomponente und grüne Farbkomponente des weißen Lichtstrahls reflektiert werden. Der rote Lichtstrahl, der durch den ersten dichroitischen Spiegel 210 durchgelassen wird, wird von einem Reflexionsspiegel 218 reflektiert, geht durch eine Feldlinse 240 und erreicht den roten Flüssigkristall lichtmodulator 250. Die Feldlinse 240 wandelt die Teillichtstrahlen, die aus der zweiten Linsenanordnung 130 austreten, in einen parallelen Lichtstrahl parallel zu ihrer Mittelachse um. Die Feldlinsen 242 und 244, die an der Vorderseite des entsprechenden Flüssigkristalllichtmodulators angeordnet sind, arbeiten auf gleiche Weise. Der grüne Lichtstrahl, von den grünen und blauen Lichtstrahlen, die von dem ersten dichroitischen Spiegel 210 reflektiert werden, wird von dem zweiten dichroitischen Spiegel 212 reflektiert, geht durch die Feldlinse 242 und erreicht den grünen Flüssigkristalllichtmodulator 252. Andererseits wird der blaue Lichtstrahl durch den zweiten dichroitischen Spiegel 212 durchgelassen, durch ein Übertragungslinsensystem geleitet, das eine eingangsseitige Linse 230, eine Übertragungslinse 232 und Reflexionsspiegel 222 und 224 enthält, geht weiter durch die ausgangsseitige Linse (Feldlinse) 244 und erreicht den blauen Flüssigkristalllichtmodulator 254. Das Übertragungslinsensystem wird für den blauen Lichtstrahl verwendet, um einen Abfall in der Lichtnutzung zu verhindern, da die Länge des optischen Pfades für den blauen Lichtstrahl länger als für die anderen Farblichtstrahlen ist. Insbesondere wird das Übertragungslinsensystem zum unveränderten Durchlassen des Teillichtstrahls, der auf die eingangsseitige Linse 230 fällt, zu der ausgangsseitigen Linse 244 verwendet.
Als Lichtmodulationsmittel bilden die drei Flüssigkristalllichtmodulatoren 250, 252 und 254 ein Bild durch Modulieren der drei Farblichtstrahlen auf der Basis bestimmter Informationen (Bildsignal). Als Farbsynthetisierungsmittel synthetisiert das kreuzdichroitische Prisma 260 die drei Farblichtstrahlen zur Bildung eines Farbbildes. Die Konstruktion des kreuzdichroitichen Prismas 260 kann mit jener identisch sein, die unter Bezugnahme auf 17 und 18 beschrieben wurde. Insbesondere enthält das kreuzdichroitische Prisma 260 einen mehrschichtigen dielektrischen Film zum Reflektieren eines roten Strahls, und einen mehrschichtigen dielektrischen Film zum Reflektieren eines blauen Lichtstrahls, die in der Form des Buchstabens X an der Grenzfläche zwischen vier rechtwinkeligen Prismen angeordnet sind. Diese mehrschichtigen dielektrischen Filme synthetisieren drei Farblichstrahlen, wodurch ein synthetisierter Lichtstrahl als zu projizierendes Farbbild erhalten wird. Der vom kreuzdichroitischen Prisma erzeugte, synthetisierte Lichtstrahl wird zu dem Projektionslinsensystem 270 ausgegeben. Als optisches Projektionssystem projiziert das Projektionslinsensystem 270 den synthetisierten Lichtstrahl auf einen Projektionsschirm 300, um ein Farbbild auf dem Schirm darzustellen.
Das Anzeigegerät vom Projektionstyp der ersten Ausführungsform, das in 5 dargestellt ist, ist durch die Konstruktion der zuvor beschriebenen ersten und zweiten Linsenanordnung 120 und 130 und der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 gekennzeichnet. 8 ist eine Vorderansicht der ersten Linsenanordnung 120, der zweiten Linsenanordnung 130 und der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140, betrachtet aus der z-Richtung. Die Position der ersten Linsenanordnung 120, die in 8(A) dargestellt ist, und die Position der zweiten Linsenanordnung 130, die in 8(B) dargestellt ist, beruhen auf der sich in y-Richtung erstreckenden Mittellinie Ly, die die optische Achse LC der Lichtquelle enthält. Die Position der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140, die in 8(C) dargestellt ist, beruht auf der sich in y-Richtung erstreckenden Mittellinie Sy, die die optische Achse des Systems SC enthält. Es gibt eine Verschiebung des Abstandes d4 in die x-Richtung zwischen beiden Mittellinien Ly und Sy. Obwohl die sich in x-Richtung erstreckenden Mittellinien Lx und Sx, der einfacheren Erklärung wegen, getrennt für die erste Linsenanordnung 120, die zweite Linsenanordnung 130 und die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 in ihren jeweiligen Vorderansichten dargestellt sind, sind sie tatsächlich an derselben Position in y-Richtung ausge richtet. Insbesondere liegen die optische Achse LC der Lichtquelle und die optische Achse des Systems SC an derselben Position in die y-Richtung, aber an verschiedenen Positionen in x-Richtung. Die Mittellinie Ly ist mit den sich in y-Richtung erstreckenden Mittellinien der ersten Linsenanordnung 120 und der zweiten Linsenanordnung 130 identisch. Die Mittellinie Ly ist mit der sich in y-Richtung erstreckenden Mittellinie der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 identisch. Sowohl in der ersten Linsenanordnung 120 als auch in der zweiten Linsenanordnung 130 sind obere Teile 120u (von der oberen Reihe bis zur dritten Reihe) und untere Teile 120d (von der vierten Reihe bis zur sechsten Reihe) um die Verschiebung d3 von der Mittellinie Ly in die Richtungen –x beziehungsweise +x versetzt. Die relative Verschiebung d2 zwischen den oberen Teilen 120u und den unteren Teilen 120d ist daher die zweifache Verschiebung d3 in Bezug auf die Mittellinie Ly. Um der Verschiebung der ersten Linsenanordnung 120 und der zweiten Linsenanordnung 130 zu entsprechen, hat die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 auch eine Verschiebung, wobei ihr oberer Teil und unterer Teil von der Mittellinie Sy in die Richtung –x beziehungsweise +x verschoben ist.
Wie bereits beschrieben, ist die sich in y-Richtung erstreckende Mittellinie Sy der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 von der Mittellinie Ly der ersten Linsenanordnung 120 und der zweiten Linsenanordnung 130 um die Verschiebung d4 in die –x-Richtung versetzt. Die Verschiebung d4 ist annähernd gleich Wp/2, nämlich der halben Breite Wp des Polarisationsteilungsfilms 144 der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 in die x-Richtung (es ist zu beachten, dass die Breite des reflektierenden Films 145 in die x-Richtung gleich dar Breite des Polarisationsteilungsfilms 111 in die x-Richtung ist). Wie bereits unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wurde, geht der halbe Lichtstrahl, der auf die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 fällt, durch diese hindurch, und der übrige halbe Lichtstrahl wird, bevor er ausgegeben wird, um die Breite Wp des Films in die Richtung –x verschoben. Die Mittelachse der zwei Lichtstrahlen werden somit um Wp/2 in die Richtung –x von der Mitte des Lichtstrahls, der in die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 eintritt, verschoben. Die Verschiebung d4 zwischen der sich in y-Richtung erstreckenden Mittellinie Sy der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 und der sich in y-Richtung erstreckenden Mittellinie Ly der ersten Linsenanordnung 120 und der zweiten Linsenanordnung 130 entspricht somit der Verschiebung zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und den austretenden Lichtstrahlen in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140. Wenn die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 auf diese Weise positioniert ist, sind die Mittelpunkt der kleinen Linsen in der ersten Linsenanordnung 120 und in der zweiten Linsenanordnung 130 im Allgemeinen mit den Mitten des Polarisationsteilungsfilms 144 in der x-Richtung ausgerichtet. Da jeder Teillichtstrahl, der durch die entsprechende kleine Linse geht, annähernd zu der Mitte des Polarisationsteilungsfilms 144 gelenkt wird, werden die Teillichtstrahlen, die durch die erste Linsenanordnung 120 und die zweite Linsenanordnung 130 gehen, effektiv genutzt.
9 ist eine erklärende Ansicht, die die Funktion der ersten Linsenanordnung 120, der zweiten Linsenanordnung 130 und der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 in der ersten Ausführungsform zeigt. 9(A) zeigt den optischen Pfad eines Lichtstrahls, der durch eine kleine Linse in der dritten Reihe von oben geht, und 9(B) zeigt den optischen Pfad eines Lichtstrahls, der durch eine kleine Linse in der vierten Reihe von oben geht. Die optischen Pfade der Lichtstrahlen, die durch kleine Linsen in der ersten und zweiten Reihe von oben gehen, sind ähnlich jenem für den Lichtstrahl, der durch die kleine Linse in der dritten Reihe geht, wie in 9(A) dargestellt ist. Die optischen Pfade der Lichtstrahlen, die durch kleine Linsen in der fünften und sechsten Reihe von oben gehen, sind gleich jenem für den Lichtstrahl, der durch die kleine Linse in der vierten Reihe geht, wie in 9(B) dargestellt. Der Einfachheit wegen zeigt 9 nur den Hauptteil der optischen Pfade von der Lichtquelle 110 zu dem Flüssigkristalllichtmodulator 252. Ebenso zeigt 9 die optischen Pfade der Lichtstrahlen, die durch die kleinen Linsen der zweiten Spalten in der ersten Linsenanordnung 120 und in der zweiten Linsenanordnung 130 gehen.
Unter Bezugnahme auf 9(A) wird ein Teillichtstrahl L32, der durch die kleine Linse 122 in der dritten Reihe der ersten Linsenanordnung 120 geteilt wird, beim Polarisationsteilungsfilm 144 in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 konzentriert. Ein Teillichtstrahl L32a aus dem Lichtstrahl L32 wird direkt durch den Polarisationsteilungsfilm 144 durchgelassen und beleuchtet eine Beleuchtungsfläche 252a des Flüssigkristalllichtmodulators 252 durch den Lichtkonzentrationseffekt der Überlagerungslinse 150. Ein Teillichtstrahl L32b, der von dem Polarisationsteilungsfilm 144 und ferner dem reflektierenden Film 145 reflektiert wird, beleuchtet auch die Beleuchtungsfläche 252a. Die zwei Teillichtstrahlen L32a und L32b werden durch die Mitte der Beleuchtungsfläche 252a durchgelassen, wobei ihre jeweiligen Mittelachsen 32ac1 und 32bc1 in entsprechenden Einfallswinkeln θ32a und θ32b zu der Beleuchtungsfläche 252a liegen.
Unter Bezugnahme auf 9(B) wird ein Teillichtstrahl L42, der von der kleinen Linse 122 in der vierten Reihe in der ersten Linsenanordnung 120 geteilt wird, beim Polarisationsteilungsfilm 144 in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 konzentriert. Ein Teillichtstrahl L42a aus dem konzentrierten Lichtstrahl L42 wird direkt durch den Polarisationsteilungsfilm 144 durchgelassen und beleuchtet eine Beleuchtungsfläche 252a des Flüssigkristalllichtmodulators 252 durch den Lichtkonzentrationseffekt der Überlagerungs linse 150. Ein Teillichtstrahl L42b, der von dem Polarisationsteilungsfilm 144 und ferner dem reflektierenden Film 145 reflektiert wird, beleuchtet auch die Beleuchtungsfläche 252a. Die zwei Teillichtstrahlen L42a und L42b werden durch die Mitte der Beleuchtungsfläche 252a durchgelassen, wobei ihre jeweiligen Mittelachsen 42ac1 und 42bc1 in entsprechenden Einfallswinkeln θ42a und θ42b zu der Beleuchtungsfläche 252a liegen.
Da die dritte Reihe und die vierte Reihe wechselseitig in Bezug auf die Mittellinie Ly in die x-Richtung in der ersten Linsenanordnung 120 und in der zweiten Linsenanordnung 130 verschoben (versetzt) sind, treffen der Teillichtstrahl L32 (der später in L32a und L32b geteilt wird) und der Teillichtstrahl L42 (der später in L42a und L42b geteilt wird) an der Überlagerungslinse 150 an verschiedenen Eintrittspositionen in der x-Richtung ein. Dadurch sind die Einfallswinkel θ32 (θ32a und θ32b) des Teillichtstrahls L32, der auf die Beleuchtungsfläche 252a fällt, und die Einfallswinkel θ42 (θ42a und θ42b) des Teillichtstrahls L42, der auf die Beleuchtungsfläche 252a fällt, unterschiedlich. Unter Bezugnahme auf 9 ist θ42b < θ32b < θ42a < θ32a.
10 ist eine erklärende Ansicht, die zeigt, wie die Teillichtstrahlen, die durch die dritte Reihe und vierte Reihe in der ersten Linsenanordnung 120 und in der zweiten Linsenanordnung 130 durchgehen, durch das kreuzdichroitische Prisma 260 durchgehen. Der Einfachheit wegen fehlen Komponenten, die hier zur Erklärung nicht notwendig sind. Die dargestellten Volllinien stellen Mittelachsen L31bcl und L31acl der Teillichtstrahlen dar, die durch eine kleine Linse in der dritten Reihe und der ersten Spalte durchgehen, und Mittelachsen L32bcl und L32acl der Teillichtstrahlen, die durch eine kleine Linse in der dritten Reihe und der zweiten Spalte durchgehen. Die dargestellten gebrochenen Linien stellen Mittelachsen L41bcl und L41acl der Teillichtstrahlen dar, die durch eine kleine Linse in der vierten Reihe und der ersten Spalte durchgehen, und Mittelachsen L42bcl und L42acl der Teillichtstrahlen, die durch eine kleine Linse in der vierten Reihe und der zweiten Spalte durchgehen. Die Mittelachsen L31bcl, L31acl, L32bcl und L32acl der Teillichtstrahlen, die durch kleine Linsen in der dritten Reihe und der ersten und zweiten Spalte durchgehen, gehen durch die Mitte der Beleuchtungsfläche 252a, treten in das kreuzdichroitische Prisma 260 ein und gehen an verschiedenen Punkten 31b, 31a, 32b und 32a durch eine Mittelebene 264, in der die Mittelachse 262 des kreuzdichroitischen Prismas 260 liegt und die parallel zu dem Flüssigkristalllichtmodulator 252 ist. Wie bereits in Verbindung mit dem Prinzip der Erzeugung einer dunklen Linie beschrieben wurde, haben die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen verursacht werden, die durch die kleine Linse in der dritten Reihe und der ersten und zweiten Spalte durchgehen, eine Teilung, die im Allgemeinen zu dem Abstand zwischen jedem Durchgangspunkt und der Mittelachse 262 proportional ist. Die Mittelachsen L41bcl, L41acl, L42bcl und L42acl der Teillichtstrahlen, die durch kleine Linsen in der vierten Reihe und der ersten und zweiten Spalte durchgehen, gehen durch die Mitte der Beleuchtungsfläche 252a, treten in das kreuzdichroitische Prisma 260 ein und gehen durch verschiedene Punkte 41b, 41a, 42b und 42a auf der Mittelebene 264. Da, wie bereits unter Bezugnahme auf 9 beschrieben wurde, der Einfallswinkel zu der Beleuchtungsfläche 252a der Mittelachse jedes Teillichtstrahls, der durch die kleine Linse in der vierten Reihe durchgelassen wird, anders als der Einfallswinkel der Mittelachse jedes Teillichtstrahls ist, der durch die kleine Linse in der dritten Reihe durchgelassen wird, sind die Punkte 41b, 41a, 42b und 42a in der Mitte zwischen den Punkten 31b, 31a, 32 beziehungsweise 32a angeordnet. Dadurch erscheinen die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen verursacht werden, die durch die kleinen Linsen in der vierten Reihe und der ersten Spalte und der zweiten Spalte durchgehen, in der Mitte zwischen den Teillichtstrahlen in der dritten Reihe. Die dunklen Linien, die durch die M Teillichtstrahlen gebildet werden, die in derselben Spalte geteilt werden (die Teillichtstrahlen in einer Spalte in der ersten Linsenanordnung 120 in dieser Ausführungsform), werden nicht an einer Position konzentriert und somit weniger gut sichtbar.
Die dunklen Linien, die durch die M Teillichtstrahlen in derselben Spalte entstehen, werden in zwei Positionen dargestellt, entsprechend dem oberen und unteren Teil der ersten Linsenanordnung 120 und der zweiten Linsenanordnung 130. Jeder der M Teillichtstrahlen in derselben Spalte wird ursprünglich in einen Strahl durch den Polarisationsteilungsfilm 144 und einen durch den reflektierenden Film 145 in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 getrennt, und diese bilden zwei dunkle Linien. "Zwei Positionen, die dem oberen und unteren Teil" entsprechen, bedeutet daher, dass jede der zwei dunklen Linien weiter in zwei dunkle Linien getrennt wird.
Wie zuvor beschrieben, sind die Intervalle zwischen den dunklen Linien zu den Intervallen zwischen jedem der Punkte 31b, 32a, 32b, 32a, ... und 41b, 41a, 42b, 42a, ... und der Mittelachse 262 auf der Mittelebene 264 proportional. Um die dunklen Linien weniger sichtbar zu machen, ist bevorzugt, dass die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen entstehen, nicht überlagert werden, und dass die Punkte 41b, 41a, 42b, 42a, ... jeweils wechselseitig in der Mitte zwischen den Punkten 31b, 32a, 32b, 32a, ... eingefügt sind. Das Intervall zwischen den dunklen Linien ist vorzugsweise so eingestellt, dass es so breit wie möglich ist, und die Punkte 41b, 41a, 42b, 42a, ... sind vorzugsweise jeweils wechselseitig in der Mitte zwischen den Punkten 31b, 32a, 32b, 32a, ... eingefügt. Zum Beispiel ist die Verschiebung d2 zwischen der ersten Linsenanordnung 120 und der zweiten Linsenanordnung 130, wie in 8 dargestellt, vorzugsweise 1/4 der Breite d1 der kleinen Linse 122 in die x-Richtung. Mit dieser Anordnung sind die Punkte 41b, 41a, 42b, 42a, ... jeweils wechselseitig in der Mitte zwischen den Punkten 31b, 32a, 32b, 32a, ... eingefügt. Das bevorzugte Verhältnis der Verschiebungen zwischen der ersten Linsenanordnung 120, der zweiten Linsenanordnung 130 und der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 wird in dieser Ausführungsform wie folgt zusammengefasst. d2 = d1/4, d3 = d2/2, d4 = d1/4 (1)wobei d1 die Breite der kleinen Linse in die x-Richtung darstellt.
Obwohl diese Ausführungsform in Verbindung mit dem Anzeigegerät vom Projektionstyp besprochen wurde, das die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 enthält, kann die vorliegende Erfindung in einem Anzeigegerät ohne Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 ausgeführt werden. Diese Anordnung ist gleich dem Zustand der ersten Ausführungsform, wobei die Teillichtstrahlen, die von dem reflektierenden Film 145 in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 erhalten werden, nicht vorhanden sind, und es ist ausreichend, wenn die Verschiebung d2 zwischen der ersten Linsenanordnung 120 und der zweiten Linsenanordnung 130, wie in 8 dargestellt, auf 1/2 der Breite d1 der kleinen Linse 122 in der x-Richtung eingestellt ist. Wenn die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 fehlt, ist es ferner nicht notwendig, die zweite Linsenanordnung 130 und die Überlagerungslinse 150 zu trennen, und es kann eine Linsenanordnung mit den Funktionen der ersten Linsenanordnung 120 und der Überlagerungslinse 150 (5) verwendet werden. Wenn die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 nicht verwendet wird, wird das Verhältnis der Verschiebungen in der ersten Linsenanordnung 120 und der zweiten Linsenanordnung 130 wie folgt zusammengefasst. d2 = d1/2, d3 = d2/2 (2)wobei d1 die Breite der kleinen Linse in die x-Richtung darstellt.
In dieser Ausführungsform sind die kleinen Linsen in Reihen der ersten Linsenanordnung 120 und der zweiten Linsenanordnung 130 in zwei Gruppen geteilt, und die kleinen Linsen in der ersten Gruppe sind von den kleinen Linsen in der zweiten Gruppe versetzt. Anstelle dieser Anordnung kann es möglich sein, dass die kleinen Linsen alle zwei Reihen in drei Gruppen geteilt sind, so dass eine Gruppe von Reihen so angeordnet ist, dass sie von benachbarten Gruppen versetzt ist. Mit anderen Worten, es ist ausreichend, dass die erste und zweite Linsenanordnung in eine Vielzahl von Reihengruppen geteilt ist, wobei jede der Gruppe mindestens zwei Reihen kleiner Linsen enthält und von benachbarten Gruppen versetzt ist. Auch mit dieser Anordnung wird durch die Teillichtstrahlen, die in die Richtung der Spalten angeordnet sind, verhindert, dass die Mittelachse der Farbsynthetisierungsvorrichtung an derselben Position projiziert wird. Dadurch wird die dunkle Linie, die in dem projizierten Bild erzeugt wird, weniger sichtbar.
B. Zweite Ausführungsform
11 ist eine Vorderansicht einer ersten Linsenanordnung 120A, einer zweiten Linsenanordnung 130A und einer Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A in einer zweiten Ausführungsform, betrachtet aus der z-Richtung.
Die erste Linsenanordnung 120A hat eine Matrix aus M Reihen und N Spalten (M = 6; N = 4); ohne Verschiebung dazwischen. Andererseits hat die zweite Linsenanordnung 130A einen oberen Teil 130Au (von der oberen Reihe bis zur dritten Reihe) und einen unteren Teil 130Ad (von der vierten Reihe bis zur sechsten Reihe), die jeweils in die Richtungen –x und +x um eine Verschiebung d3A in Bezug auf die Mittellinie Ly verschoben sind. Die relative Verschiebung d2A zwischen dem oberen Teil 130Au und dem unteren Teil 130Ad ist zweimal so groß wie die Verschiebung (der Versatz) d3A in Bezug auf die Mittellinie Ly.
Die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A enthält auch die Verschiebung (den Versatz) d3A in ihrer Struktur in Bezug auf die Mittellinie Sy in die Richtungen –x und +x, um der Verschiebung zwischen dem oberen Teil 130Au und dem unteren Teil 130Ad in der zweiten Linsenanordnung 130 zu entsprechen. Die Mittellinie Sy ist von der Mittellinie Ly in die Richtung –x um eine Verschiebung d4A versetzt, die annähernd gleich der halben Breite Wp des Polarisationsteilungsfilms 144 oder des reflektierenden Films 145 in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A in die x-Richtung ist, so dass der Mittelpunkt jeder kleinen Linse im Allgemeinen mit der Mitte des entsprechenden Polarisationsteilungsfilms 144 der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A in der x-Richtung ausgerichtet ist. Da die Komponenten und grundlegenden Funktionen der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 unverändert zu jenen der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 bleiben, die in 7 dargestellt ist, werden sie nicht weiter besprochen.
Kleine Linsen 120A, 130A in der ersten und zweiten Linsenanordnung 120, 130 dieser zweiten Ausführungsform unterscheiden sich von den kleinen Linsen 122 in der ersten und zweiten Linsenanordnung 120, 130 der ersten Ausführungsform. Bei der kleinen Linse 122 in der ersten Ausführungsform ist die optische Achse der Linse (der optische Mittelpunkt) mit ihrem Linsenmittelpunkt (geometrischen Mittelpunkt ausgerichtet. Die kleine Linse, die die erste und zweite Linsenanordnung 120A, 130A in der zweiten Ausführungsform bildet, ist eine dezentrierte Linse, deren optische Linsenachse nicht mit dem Linsenmittelpunkt ausgerichtet ist. Unter Bezugnahme auf 11 stellt eine Voll linie, die in jeder kleinen Linse quer gezogen ist, die optische Achse jeder kleinen Linse dar.
Die optische Achse jeder kleinen Linse 122Aa in dem oberen Teil 120Au (von der oberen Reihe bis zur dritten Reihe) in der ersten Linsenanordnung 120A ist um eine Verschiebung d3A vom Linsenmittelpunkt der kleinen Linse in die Richtung –x versetzt, und die optische Achse der entsprechenden kleinen Linse 132Aa in dem oberen Teil 130Au in der zweiten Linsenanordnung 130A ist um eine Verschiebung d3A von ihrem Linsenmittelpunkt in die Richtung +x versetzt. Andererseits ist die optische Achse jeder kleinen Linse 122Ab im unteren Teil 120Ad (von der vierten Reihe bis zur sechsten Reihe) in der ersten Linsenanordnung 120A um eine Verschiebung d3A vom Linsenmittelpunkt der kleinen Linse in die Richtung +x versetzt, und die optische Achse der entsprechenden kleinen Linse 132Ab in dem unteren Teil 130Ad in der zweiten Linsenanordnung 130A ist um eine Verschiebung d3A von ihrem Linsenmittelpunkt in die Richtung –x versetzt. 11(D) zeigt Beispiele der Struktur kleiner Linsen (dezentrierter Linsen), deren optische Achsen wie zuvor beschrieben verschoben sind. Wie dargestellt, sind kleine Linsen 122Aa (132Ab) und 132Aa (122Ab) dezentrierte Linsen, die hergestellt werden, indem eine sphärische Linse in einer vorbestimmten Form geschnitten wird, so dass ihre optische Achse von ihrem Mittelpunkt verschoben (versetzt) ist. Insbesondere wird die gesamte Linsenanordnung unter Verwendung einer Einstück-Formungstechnik gebildet. Die Verschiebung zwischen der optischen Achse und dem Linsenmittelpunkt in jeder der Linsen 122Aa, 122Ab, 132Aa und 132Ab ist gleich der Verschiebung d3A des oberen und unteren Teils in Bezug auf die Mittellinie Ly.
12 ist eine erklärende, vergrößerte Ansicht, die kleine Linsen der ersten und zweiten Linsenanordnung 120A und 130A zeigt. 12(A) zeigt kleine Linsen in dem oberen Teil, betrachtet aus der y-Richtung, und 12(B) zeigt kleine Linsen in dem unteren Teil, betrachtet aus der y-Richtung. Wie in 12(A) dargestellt, sind sowohl die kleinen Linsen 122Aa in dem oberen Teil in der ersten Linsenanordnung 120A wie auch die entsprechenden kleinen Linsen 132Aa in der zweiten Linsenanordnung 130A so angeordnet, dass der Linsenmittelpunkt 122a(GC) der kleinen Linse 122Aa mit der optischen Achse 132a(OC) der kleinen Linse 132Aa ausgerichtet ist, während die optische Achse 122a(OC) der kleinen Linse 122Aa gleichzeitig mit dem Linsenmittelpunkt 132a(GC) der kleinen Linse 132Aa ausgerichtet ist. Wie in 12(B) dargestellt, sind sowohl die kleine Linse 122Ab in dem unteren Teil in der ersten Linsenanordnung 120A wie auch die entsprechende kleine Linse 132Ab in der zweite Linsenanordnung 130A so angeordnet, dass der Linsenmittelpunkt 122b(GC) der kleinen Linse 122Ab mit der optischen Achse 132b(OC) der kleinen Linse 132Ab ausgerichtet ist, während die optische Achse 122b(OC) der kleinen Linse 122Ab gleichzeitig mit dem Linsenmittelpunkt 132b(GC) der kleinen Linse 132Ab ausgerichtet ist. Die Mittelachse des Teillichtstrahls L1, der auf die kleine Linse 122Aa fällt, wird von der kleinen Linse 122Aa so abgelenkt, dass er durch den Mittelpunkt der entsprechenden kleinen Linse 132Aa geht. Nach dem Durchgang durch die kleine Linse 132Aa wird der abgelenkte Teillichtstrahl L1 wieder so abgelenkt, dass er zu seiner Bewegungsrichtung vor dem Einfall auf die kleine Linse 122Aa parallel wird. Dadurch wird der optischen Pfad des Teillichtstrahls L1 um die Verschiebung d3A in die Richtung –x in Bezug auf seinen Weg vor dem Einfall auf die kleine Linse 122Aa parallel verschoben. Ebenso wird ein Teillichtstrahl L2, der auf die kleine Linse 122 fällt, durch die Ablenkungsfunktionen durch die kleinen Linsen 122 und 132 um die Verschiebung d3A in Bezug auf seinen Weg vor dem Einfall auf die kleine Linse 122Ab parallel verschoben. Die optischen Pfade der Teillichtstrahlen die durch dieselbe Spalte in dem oberen Teil und unteren Teil der ersten und zweiten Linsenanordnung 120A, 130A gehen, erfahren daher eine relative Verschiebung, die gleich dem Zweifachen der Verschiebung d3A ist.
13 ist eine erklärende Ansicht, die die Funktion der ersten und zweiten Linsenanordnung 120A, 130A, und der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A in der zweiten Ausführungsform zeigt.
13(A) zeigt zwei Teillichtstrahlen L32Aa und L32Ab, die durch die dritte Reihe und die zweite Spalte in der ersten und zweiten Linsenanordnung 120A und 130A gehen. Zwei Teillichtstrahlen L32Aa und L32Ab werden durch die Mitte der Beleuchtungsfläche 252a durchgelassen, wobei ihre entsprechenden Mittelachsen 32Aacl und 32Abcl jeweils in den Winkeln θ32Aa und θ32Ab zu der Beleuchtungsfläche 252ab liegen.
13(B) zeigt zwei Teillichtstrahlen L42Aa und L42Ab, die durch die vierte Reihe und die zweite Spalte in der ersten und zweiten Linsenanordnung 120A und 130A gehen. Zwei Teillichtstrahlen L42Aa und L42Ab werden durch die Mitte der Beleuchtungsfläche 252a durchgelassen, wobei ihre entsprechenden Mittelachsen 42Aacl und 42Abcl jeweils in den Winkeln θ42Aa und θ42Ab zu der Beleuchtungsfläche 252Ab liegen.
Der Teillichtstrahl L32A (enthaltend L32Aa und L32Ab) und der Teillichtstrahl L42A (enthaltend L42Aa und L42Ab) treffen an der Überlagerungslinse 150 an verschiedenen Eintrittspositionen in der x-Richtung durch die Ablenkfunktionen der kleinen Linsen 122Aa und 132Aa und 122Ab und 132Ab in der ersten beziehungsweise zweiten Linsenanordnung 120A und 130A ein, wie bereits beschrieben wurde. Dadurch sind die Einfallswinkel der Mittelachsen der Teillichtstrahlen, das heißt, die Einfallswinkel θ32A (θ32Aa und θ32Ab) des Teillichtstrahls L32A und die Einfallswinkel θ42A (θ42Aa und θ42Ab) des Teillichtstrahls L42A, unter schiedlich. In dieser Ausführungsform ist θ32Ab < θ42Ab < θ32Aa < θ42Aa. Wenn die Einfallswinkel der Teillichtstrahlen unterschiedlich sind, sind auch die Positionen der dunklen Linien, die durch diese Teillichtstrahlen gebildet werden, unterschiedlich. Die dunklen Linien, die durch die M Teillichtstrahlen gebildet werden, die in derselben Spalte geteilt werden, sind nicht an einer Position konzentriert, und werden daher weniger gut sichtbar. Die dunklen Linien, die durch die M Teillichtstrahlen in derselben Spalte entstehen, werden entsprechend den oberen und unteren Teilen der ersten Linsenanordnung 120A und der zweiten Linsenanordnung 130A an zwei Positionen dargestellt.
Wie bereits in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, ist bevorzugt, dass die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen entstehen, nicht überlagert sind, und dass die Intervalle zwischen den dunklen Linien so weit wie möglich auseinander liegen, um die dunklen Linien weniger sichtbar zu machen. Zu diesem Zweck wird die Verschiebung d2A zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil der zweiten Linsenanordnung 130A, wie in 11 dargestellt, vorzugsweise so eingestellt, dass sie 1/4 der Breite d1A der kleinen Linse 132A (132Aa, 132Ab) ist, so dass die dunklen Linien, die durch die Spalten in dem unteren Teil erzeugt werden, in der Mitte der entsprechenden Intervalle der dunklen Linien eingefügt sind, die durch die Teillichtstrahlen des oberen Teils erzeugt werden. Mit dieser Anordnung wird jede dunkle Linie in der Mitte des Intervalls zwischen entsprechenden dunklen Linien gebildet, die von den Lichtstrahlen des oberen Teils erzeugt werden. Das bevorzugte Verhältnis der Verschiebungen zwischen der ersten Linsenanordnung 120A, der zweiten Linsenanordnung 130A und der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A in der zweiten Ausführungsform wird wie folgt zusammengefasst. d2A = d1A/4, d3A = d2A/2, d4A = d1A/4 (3)wobei d1A die Breite der kleinen Linse in x-Richtung darstellt.
Obwohl diese Ausführungsform in Verbindung mit dem Anzeigegerät vom Projektionstyp besprochen wurde, das die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A enthält, kann die vorliegende Erfindung in einem Anzeigegerät ohne Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A, wie in der ersten Ausführungsform ausgeführt werden. Diese Anordnung entspricht dem Zustand der zweiten Ausführungsform, in dem die Teillichtstrahlen, die durch den reflektierenden Film 145 in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 entstehen, nicht vorhanden sind, und es ist ausreichend, wenn die Verschiebung d2 in der zweiten Linsenanordnung 130A, wie in 11 dargestellt, auf 1/2 der Breite d1A der kleinen Linse 132A (132Aa und 132Ab) in die x-Richtung eingestellt ist. Wenn die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 fehlt, wird das Verhältnis der Verschiebungen in der ersten Linsenanordnung 120A und der zweiten Linsenanordnung 130A wie folgt zusammengefasst. d2A = d1A/2, d3A = d2A/2 (4)wobei d1A die Breite der kleinen Linse in die x-Richtung darstellt.
C. Dritte Ausführungsform
14 ist eine Vorderansicht einer ersten Linsenanordnung 120B, einer zweiten Linsenanordnung 130B und einer Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140B in einer dritten Ausführungsform, betrachtet aus der z-Richtung.
Die dritte Ausführungsform hat ungerade nummerierte Reihen und gerade nummerierte Reihen in der zweiten Linsenan ordnung 130B, die in die Richtungen –x beziehungsweise +x um eine Verschiebung d3B in Bezug auf die Mittellinie Ly verschoben sind. Die Verschiebung d2B der gerade nummerierten Reihen in Bezug auf die ungerade nummerierten Reihen ist das Zweifache der Verschiebung d3B in Bezug auf die Mittellinie Ly.
Die optische Achse jeder kleinen Linse 122Ba in den ungerade nummerierten Reihen in der ersten Linsenanordnung 120B ist um eine Verschiebung d3B von dem Linsemittelpunkt der kleinen Linse in die Richtung –x verschoben, und die optische Achse der entsprechenden kleinen Linse 132Ba in der zweiten Linsenanordnung 130B ist um eine Verschiebung d3B von ihrem Linsemittelpunkt in die Richtung +x verschoben. Wie bereits unter Bezugnahme auf 12 beschrieben, ist der Linsenmittelpunkt mit dem optischen Mittelpunkt zwischen beiden kleinen Linsen in der x-Richtung ausgerichtet. Die optische Achse jeder kleinen Linse 122Bb in den gerade nummerierten Reihen in der ersten Linsenanordnung 120B ist um eine Verschiebung d3B von dem Linsemittelpunkt der kleinen Linse in die Richtung +x verschoben, wie in den ungerade nummerieren Reihen, und die optische Achse der entsprechenden kleinen Linse 132Bb in der zweiten Linsenanordnung 130B ist um eine Verschiebung d3B von ihrem Linsenmittelpunkt in die Richtung –x verschoben. Der Linsenmittelpunkt ist mit dem optischen Mittelpunkt zwischen beiden kleinen Linsen in der x-Richtung ausgerichtet.
Die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140B enthält auch ungerade nummerierte Reihen und gerade nummerierte Reihen, die um eine Verschiebung d3A in ihrer Struktur in Bezug auf die Mittellinie Sy in die Richtung –x beziehungsweise +x verschoben sind, entsprechend der Verschiebung in der zweiten Linsenanordnung 130B. Die Mittellinie Sy ist von der Mittellinie Ly in die Richtung –x um eine Verschiebung d4 verschoben, die ungefähr die halbe Breite Wp des Polari sationsteilungsfilm 144 oder des reflektierenden Films 145 in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 in die x-Richtung ist, so dass der Mittelpunkt jeder kleinen Linse in der zweiten Linsenanordnung 130B im Allgemeinen mit der Mitte des entsprechenden Polarisationsteilungsfilms 144 in der x-Richtung ausgerichtet ist.
Wie in der zweiten Ausführungsform verschiebt die dritte Ausführungsform die Teillichtstrahlen, die durch die ungerade nummerieren Reihen durchgehen, von den Teillichtstrahlen, die durch die gerade nummerierten Reihen in der zweiten Linsenanordnung 120B durchgehen, relativ in die x-Richtung. Da die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen gebildet werden, die in derselben Spalte angeordnet sind, in jene getrennt werden, die durch die Teillichtstrahlen durch die ungerade nummerierten Reihen entstehen, und jene, die durch die Teillichtstrahlen durch die gerade nummerierten Reihen entstehen, werden die dunklen Linien weniger sichtbar.
Die dritte Ausführungsform hat auch die folgenden Vorteile. Die Lichtquelle 110 stellt die höchste Helligkeit in der Nähe der optischen Achse der Lichtquellenlampe 112 dar, während die Helligkeit mit Abstand zu der optischen Achse allmählich abnimmt. Ferner ist die Helligkeit in Bezug auf die optische Achse, links und rechts, und oben und unten, nicht unbedingt sphärisch symmetrisch. Insbesondere wird nun in Verbindung mit der Helligkeit der Teillichtstrahlen, die durch die erste und zweite Linsenanordnung 120B und 130B gehen, der Helligkeitswert in der zweiten Reihe und der fünften Reihe nun als mittlere Helligkeit angesehen, wie in 14(D) dargestellt, und die dritte und vierte Reihe sind heller und die erste und sechste Reihe sind dunkler. Wie in 14 dargestellt, sind in dieser Ausführungsform die erste, dritte und fünfte Reihe zu einer ersten Gruppe zusammengefasst, und die zweite und vierte und sechste Reihe sind zu einer zweiten Gruppe zusammenge fasst, so dass die erste und zweite Gruppe in der Position in die x-Richtung verschoben werden können. Dadurch werden dunkle Linien bei im Wesentlichen gleichem Dunkelheitswert getrennt in zwei Positionen gebildet, und werden somit weniger sichtbar als dunkle Linien mit verschiedenen Dunkelheitswerten. Die Gruppierung ist nicht auf die Gruppierung nach ungerade-gerade Nummerierungen beschränkt, sondern es ist wichtig, dass die Lichtmenge der Teillichtstrahlen in jeder Gruppe im Wesentlichen von Gruppe zu Gruppe gleich ist. Zum Beispiel kann die Anzahl von Gruppen drei und nicht zwei sein. Wenn die Änderung in der Lichtmenge entlang einer vertikalen Achse symmetrisch ist, kann diese Methode auch bei der zweiten Ausführungsform angewendet werden.
Die zweite und dritte Ausführungsform sind dahingehend identisch, dass die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen, die durch dieselbe Spalte gehen, in zwei Positionen getrennt werden. Der Vorteil der zweiten Ausführungsform gegenüber der dritten Ausführungsform ist, dass die erste und zweite Linsenanordnung und Polarisationsumwandlungsvorrichtung eine einfache Konstruktion aufweisen.
Wie bereits in Verbindung mit der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, ist bevorzugt, dass die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen entstehen, nicht überlagert werden, und dass die Intervalle zwischen den dunklen Linien so weit wie möglich auseinander liegen, um die dunklen Linien weniger sichtbar zu machen. Zu diesem Zweck wird die Verschiebung d2B zwischen den ungerade nummerierten Reihen und den gerade nummerierten Reihen der zweiten Linsenanordnung 130B, wie in 14 dargestellt, vorzugsweise so eingestellt, dass sie 1/4 der Breite d1A der kleinen Linse 132B (132Ba, 132Bb) ist, so dass die dunklen Linien, die durch die ungerade nummerierten Reihen erzeugt werden, in der Mitte der entsprechenden Intervalle der dunklen Linien eingefügt sind, die durch die Teillichtstrahlen durch die gerade nummerierten Reihen in dieser Ausführungsform erzeugt werden. Mit dieser Anordnung wird jede dunkle Linie in der Mitte des Intervalls zwischen entsprechenden dunklen Linien gebildet, die von den Lichtstrahlen des oberen Teils erzeugt werden. Das bevorzugte Verhältnis der Verschiebungen zwischen der ersten Linsenanordnung 120B, der zweiten Linsenanordnung 130B und der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140B in der zweiten Ausführungsform wird wie folgt zusammengefasst. d2B = d1B/4, d3B = d2B/2, d4B = d1B/4 (5)wobei d1B die Breite der kleinen Linse in x-Richtung darstellt.
Obwohl die dritte Ausführungsform in Verbindung mit dem Anzeigegerät vom Projektionstyp besprochen wurde, das die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140A enthält, kann die vorliegende Erfindung in einem Anzeigegerät ohne Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140B, wie in der ersten und zweiten Ausführungsform ausgeführt werden. Diese Anordnung entspricht dem Zustand der dritten Ausführungsform, in dem die Teillichtstrahlen, die durch den reflektierenden Film 145 in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140 entstehen, nicht vorhanden sind, und es ist ausreichend, wenn die Verschiebung d2B in der zweiten Linsenanordnung 130B, wie in 14 dargestellt, auf 1/2 der Breite d1B der kleinen Linse 132B (132Ba und 132Bb) in der x-Richtung eingestellt ist. Wenn die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140B fehlt, wird das Verhältnis der Verschiebungen in der ersten Linsenanordnung 120B und der zweiten Linsenanordnung 130B wie folgt zusammengefasst. d2B = d1B/2, d3B = d2B/2 (6) wobei d1B die Breite der kleinen Linse in die x-Richtung darstellt.
D. Vierte Ausführungsform
15 ist eine Vorderansicht einer ersten Linsenanordnung 120C, einer zweiten Linsenanordnung 130C und einer Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140C in einer vierten Ausführungsform, betrachtet aus der z-Richtung.
In der vierten Ausführungsform sind die dritte Reihe und vierte Reihe in der zweiten Linsenanordnung 130C um eine Verschiebung d3C von der Mittellinie Ly in die Richtung +x beziehungsweise –x verschoben. Die Verschiebung d3C der vierten Reihe in Bezug auf die dritte Reihe ist gleich der zweifachen Verschiebung d3C in Bezug auf die Mittellinie Ly.
Die optische Achse jeder kleinen Linse 122Ca in der dritten Reihe in der ersten Linsenanordnung 120C ist um eine Verschiebung D3C von dem Linsenmittelpunkt der kleinen Linse in die Richtung +x verschoben, und die optische Achse der entsprechenden kleinen Linse 132Ca in der zweiten Linsenanordnung 130C ist um eine Verschiebung d3C von ihrem Linsenmittelpunkt in die Richtung –x verschoben. Wie bereits unter Bezugnahme auf 12 beschrieben, ist der Linsenmittelpunkt mit dem optischen Mittelpunkt zwischen beiden kleinen Linsen in der x-Richtung ausgerichtet. Die optische Achse jeder kleinen Linse 122C in der vierten Reihe in der ersten Linsenanordnung 120C ist um eine Verschiebung d3C von dem Linsemittelpunkt der kleinen Linse in die Richtung –x verschoben, und die optische Achse der entsprechenden kleinen Linse 132Cb in der zweiten Linsenanordnung 130C ist um eine Verschiebung d3C von ihrem Linsenmittelpunkt in die Richtung +x verschoben. Der Linsenmittelpunkt ist mit dem optischen Mittelpunkt zwischen beiden kleinen Linsen ausgerichtet. Die kleinen Linsen in den übrigen Reihen sind Kondensorlinsen, deren Linsenmittelpunkte jeweils mit optischen Achsen ausgerichtet sind.
Die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140C enthält auch die dritte Reihe und vierte Reihe, die in Bezug auf die Mittellinie Sy in die Richtung –x beziehungsweise +x verschoben sind, entsprechend der Verschiebung in der zweiten Linsenanordnung 130C. Die Mittellinie Sy ist von der Mittellinie Ly in die Richtung –x um eine Verschiebung d4C verschoben, die ungefähr die halbe Breite Wp des Polarisationsteilungsfilm 144 oder des reflektierenden Films 145 in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140C in die x-Richtung ist, so dass der Mittelpunkt jeder kleinen Linse in der zweiten Linsenanordnung 130C im Allgemeinen mit dem Mittelpunkt des entsprechenden Polarisationsteilungsfilms 144 in der x-Richtung ausgerichtet ist.
Wie in der zweiten und dritten Ausführungsform verschiebt die vierte Ausführungsform die Teillichtstrahlen, die durch die dritte Reihe durchgehen, und die Teillichtstrahlen, die durch die vierte Reihe in der zweiten Linsenanordnung 120C durchgehen, von den Teillichtstrahlen, die durch die übrigen Reihen durchgehen, relativ in die x-Richtung. Da die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen gebildet werden, die in derselben Spalte angeordnet sind, in drei getrennt werden, nämlich eine durch die Teillichtstrahlen durch die dritte Reihe, eine durch die Teillichtstrahlen durch die vierte Reihe, und die andere durch die Teillichtstrahlen durch die übrigen Reihen, werden die dunklen Linien weniger sichtbar. Wenn die verwendete Lichtquelle die höchste Helligkeit in der Nähe der optischen Achse der Lichtquelle darstellt, während die Helligkeit mit Abstand zu der optischen Achse allmählich abnimmt, sind die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen in der Nähe der optischen Achse der Lichtquelle entstehen, besonders gut erkennbar. In einem solchen Fall wird verhindert, dass die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen in der Nähe der optischen Achse der Lichtquelle entstehen, überlagert werden. Die vierte Ausführungsform ist in einem solchen Fall eine besonders nützliche Ausführungsform.
Wie bereits in Verbindung mit der ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben wurde, ist bevorzugt, dass die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen entstehen, nicht überlagert werden, und dass die Intervalle zwischen den dunklen Linien so weit wie möglich auseinander liegen, um die dunklen Linien weniger sichtbar zu machen. In dieser Ausführungsform sind die dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen erzeugt werden, die durch die dritte und vierte Reihe in derselben Spalte durchgehen, mit Verschiebung dazwischen in die ±x-Richtungen in Bezug auf die dunklen Linien gebildet, die durch die übrigen Teillichtstrahlen erzeugt werden. Abhängig von dem Sollwert der Verschiebung d3C können die dunklen Linien auf den dunklen Linien überlagert werden, die durch die Teillichtstrahlen durch die dritte Reihe und vierte Reihe in einer nächsten Spalte erzeugt werden. Aus diesem Grund wird das Intervall zwischen den dunklen Linien, die durch die Teillichtstrahlen Reihe für Reihe, mit Ausnahme der dritten und vierten Reihe, erzeugt werden, vorzugsweise durch die dunklen Linien, die durch den Teillichtstrahl in der dritten Reihe und den Teillichtstrahl in der vierten Reihe erzeugt werden, in drei gleiche Teilintervalle geteilt. Dazu ist die Verschiebung d2C zwischen der dritten Reihe und der vierten Reihe in der zweiten Linsenanordnung 130C, wie in 15 dargestellt, vorzugsweise auf 1/3 der Breite d1C der kleinen Linse 132C (132Ca und 132Cb) in die x-Richtung eingestellt. Mit dieser Anordnung haben die Intervalle zwischen den dunklen Linien, die durch die dritte Reihe, vierte Reihe und die übrigen Reihen außer der dritten und vierten Reihe erzeugt werden, gleiche Abstände, und die Intervalle zwischen den dunklen Linien haben den größten Abstand. Das bevorzugte Verhältnis der Verschiebungen zwischen der ersten Linsenanordnung 120C, der zweiten Linsenanordnung 130C und der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140C in der zweiten Ausführungsform wird wie folgt zusammengefasst. d2C = d1C/3, d3C = d2C/2, d4C = d1C/4 (7)wobei d1C die Breite der kleinen Linse in x-Richtung darstellt.
Obwohl diese Ausführungsform in Verbindung mit dem Anzeigegerät vom Projektionstyp besprochen wurde, das die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140C enthält, kann die vorliegende Erfindung in einem Anzeigegerät ohne Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140C, wie in der ersten bis dritten Ausführungsform ausgeführt werden. Diese Anordnung entspricht dem Zustand, in dem die Teillichtstrahlen, die durch den reflektierenden Film 145 in der Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140C entstehen, nicht vorhanden sind, und es ist ausreichend, wenn die Verschiebung d2C in der zweiten Linsenanordnung 130C, wie in 15 dargestellt, auf 2/3 der Breite d1C der kleinen Linse 132C (132Ca und 132Cb) in der x-Richtung eingestellt ist. Wenn die Polarisationsumwandlungsvorrichtung 140C fehlt, wird das Verhältnis der Verschiebungen in der ersten Linsenanordnung 120C und der zweiten Linsenanordnung 130C wie folgt zusammengefasst. d2C = d1Cx(2/3), d3C = d2C/2 (8)wobei d1C die Breite der kleinen Linse in die x-Richtung darstellt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangehenden Ausführungsformen beschränkt, einschließlich der zweiten bis vierten Ausführungsform, und es sind zahlreiche Änderungen und Modifizierungen im Umfang der vorliegenden Erfindung möglich, und die folgenden Modifizierungen sind zum Beispiel möglich.

(1) Die zweite Linsenanordnung kann Reihen haben, die in verschiedenen Positionen von Reihe zu Reihe verschoben sind, oder die in verschiedenen Positionen von Fläche zu Fläche verschoben sind, wobei die Reihen in eine Vielzahl von Flächen entlang Teilungslinien geteilt sind, die in die Richtung der Reihen verlaufen. In der zweiten Linsenanordnung kann nur eine einzige Reihe oder eine einzige Fläche in eine andere Position in Richtung der Reihen verschoben sein. Obwohl der Lichtstrahl von der Lichtquelle in den vorangehenden Ausführungsformen in eine Matrix aus einer Vielzahl von Lichtstrahlen geteilt ist, wird die vorliegende Erfindung ausgeführt, wenn der Lichtstrahl im Wesentlichen zumindest in einer Reihe in eine Vielzahl von Lichtstrahlen geteilt ist. Insbesondere können von den kleinen Linsen in einer Vielzahl von Reihen zumindest in denselben Spalten in der zweiten Linsenanordnung zweite kleine Linsen in mindestens einer Reihe in ihrer Position um eine vorbestimmte Verschiebung in die Richtung der Reihen zu den kleinen Linsen in den anderen Reihen verschoben sein. In diesem Fall ist bevorzugt, dass die verschobenen zweiten kleinen Linsen erfolgreich die Lichtstrahlen empfangen, die aus der ersten Linsenanordnung austreten. Zu diesem Zweck können die ersten kleinen Linsen in der ersten Linsenanordnung, die den zweiten kleinen Linsen entsprechen, eine dezentrierte Linse sein, in der ihr geometrischer Mittelpunkt von ihrem optischen Mittelpunkt in die Richtung der Reihen dezentriert ist. Die Teillichtstrahlen, die in einer Spalte in derselben Richtung der Spalten angeordnet sind und aus der zweiten Linsenanordnung austreten, beleuchten vorzugsweise dieselben Position auf der Beleuchtungsfläche, unabhängig von der Verschiebung der kleinen Linsen in die Richtung der Reihen. Zu diesem Zweck sind zum Beispiel die zweiten kleinen Linsen aus einer dezentrierten Linse konstruiert, deren optischer Mittelpunkt in die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung verschoben ist, in der der optische Mittelpunkt von dem geometrischen Mittelpunkt in der ersten kleinen Linse verschoben ist, so dass die polarisierten Lichtstrahlen, die auf die zweiten kleinen Linsen in der zweiten Linsenanordnung einfallen, sich in dieselbe Richtung bewegen wie die Teillichtstrahlen, die auf die ersten kleinen Linsen in der ersten Linsenanordnung einfallen. Mit dieser Anordnung überlagert die Überlagerungslinse, die stromabwärts der zweiten Linsenanordnung angeordnet ist, die Teillichtstrahlen in einer Spalte in derselben Richtung der Spalten auf derselben Beleuchtungsfläche. Die Einfallswinkel der Teillichtstrahlen, die durch die erste und zweite Linsenanordnung durchgehen, zu der Beleuchtungsfläche unterscheiden sich von den Einfallswinkeln der Teillichtstrahlen, die durch die anderen kleinen Linsen durchgehen. Auf diese Weise wird die Position der Teillichtstrahlen in Bezug auf die Mittelachse des kreuzdichroitischen Prismas anders als bei den Teillichtstrahlen, die durch die ersten bis zweiten kleinen Linsen durchgehen und den Teillichtstrahlen, die durch die anderen kleinen Linsen durchgehen, und somit werden die Positionen der dunklen Linien getrennt. Die dunklen Linien, die dem kreuzdichroitischen Prisma zugeschrieben werden, werden somit weniger sichtbar.
(2) In den vorangehenden Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung in einem Anzeigegerät vom Projektionstyp des Durchlasstyps ausgeführt, und die vorliegende Erfindung kann in einem Anzeigegerät vom Projektionstyp des Reflexionstyps ausgeführt werden. "Anzeigegerät vom Projektionstyp des Durchlasstyps" bezeichnet jene Art, in dem das Lichtmodulationsmittel, wie ein Flüssigkristalllichtmodulator, einen Lichtstrahl durchlässt. "Anzeigegerät vom Projektionstyp des Reflexionstyps" bezeichnet jene Art, in dem das Lichtmodulationsmittel einen Lichtstrahl reflektiert. Das kreuzdichroitische Prisma dient als Farbtrennmittel zum Trennen des weißen Lichts in drei Farblichtstrahlen in rot, grün und blau, während es als Farbsynthetisierungsmittel zum Rücksynthetisieren der drei modulierten Farblichtstrahlen dient, um sie in dieselbe Richtung auszugeben. Selbst wenn die vorliegende Erfindung in dem Anzeigegerät vom Projektionstyp des Reflexionstyps ausgeführt wird, wird derselbe Vorteil wie in dem Anzeigegerät vom Projektionstyp des Durchlasstyps erhalten.

Claims

Optisches Beleuchtungssystem (100) zum Ausstrahlen eines Beleuchtungslichtstrahls, umfassend: eine Lichtquelle (110) zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls, eine erste Linsenanordnung (20) mit einer Vielzahl von ersten kleinen Linsen (122), die in Reihen angeordnet sind, die den Lichtstrahl, der von der Lichtquelle (110) ausgestrahlt wird, in eine Vielzahl von Teillichtstrahlen teilen können, und eine zweite Linsenanordnung (130), die eine Vielzahl von zweiten kleinen Linsen (132) enthält, die in Reihen angeordnet sind, die jeweils der Vielzahl von ersten kleinen Linsen (122) in der ersten Linsenanordnung (120) entsprechen, wobei die erste und zweite Linsenanordnung (120, 130) in eine Vielzahl von Reihengruppen unterteilt ist; dadurch gekennzeichnet, dass: jede der Gruppen mindestens zwei Reihen von kleinen Linsen enthält und von angrenzenden Gruppen der zwei Reihengruppen versetzt ist, wobei eine Reihengruppe von einer anderen Reihengruppe in eine Richtung der Reihen versetzt ist; und dass eine Polarisationsumwandlungsvorrichtung (140) bereitgestellt ist, wobei die Vorrichtung eine Polarisationsstrahlteileranordnung mit einer Vielzahl von Sätzen wechselseitig paralleler polarisierender Teilungsfilme (144) und reflektierender Filme (145) enthält, zum Teilen jedes einer Vielzahl von Teillichtstrahlen, die durch die Vielzahl von zweiten Linsen (132) der zweiten Linsenanordnung (130) durchgehen, in linear polarisierte Lichtkomponenten von zwei Arten, und ein Polarisationsumwandlungsmittel (146), das die Polarisationsrichtungen der linear polarisierten Lichtkomponenten der zwei Arten, die von der Polarisationsstrahlteileranordnung geteilt wurden, ausrichtet, wobei die Polarisationsumwandlungsvorrichtung (140) in eine Vielzahl von Flächen geteilt ist, die der Anordnung der Gruppen kleiner Linsen (122, 132) der ersten und zweiten Linsenanordnung (120, 130) entspricht.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei eine Reihengruppe von einer anderen Gruppe mit einer vorbestimmten Verschiebung versetzt ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Verschiebung etwa 1/2 bis 2/3 der Breite einer der kleinen Linsen in Richtung der Reihen ist.
Optisches Beleuchtungssystem zum Ausstrahlen eines Beleuchtungslichtstrahls, umfassend: eine Lichtquelle (110) zum Ausstrahlen eines Lichtstrahls, eine erste Linsenanordnung (120) mit einer Vielzahl von ersten kleinen Linsen (122), die in einer Matrix von Reihen und Spalten angeordnet sind, die den Lichtstrahl, der von der Lichtquelle (110) ausgestrahlt wird, in eine Vielzahl von Teillichtstrahlen teilen können, und eine zweite Linsenanordnung (130), die eine Vielzahl von zweiten kleinen Linsen (132) enthält, die in einer Matrix von Reihen und Spalten angeordnet sind, die je weils der Vielzahl von ersten kleinen Linsen (122) in der ersten Linsenanordnung (120) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass: die Vielzahl von ersten kleinen Linsen in mindestens einer der Reihen dezentrierte Linsen sind, die jeweils einen optischen Mittelpunkt haben, der von einem geometrischen Mittelpunkt der kleinen Linsen (122) in eine Richtung von Reihen versetzt ist, so dass die ersten kleinen Linsen (122) in der mindestens einen der Reihen die hindurchgehenden Teillichtstrahlen zu einem optischen Pfad ablenken können, der sich von einem optischen Pfad der Teillichtstrahlen unterscheidet, die durch die Vielzahl von ersten kleinen Linsen (122) in den übrigen Reihen gehen, und dass die Vielzahl von zweiten kleinen Linsen (132) optische Mittel in jeder der Reihen enthalten, wobei die optischen Mittel in mindestens einer Reihe um eine vorbestimmte Verschiebung in Richtung der Reihe versetzt sind, wobei das optische Mittel dezentrierte Linsen umfasst, die einen optischen Mittelpunkt haben, der in eine Richtung entgegen der Verschiebungrichtung des optischen Mittelpunkts der ersten kleinen Linsen in bezug auf den geometrischen Mittelpunkt der ersten kleinen Linsen versetzt ist, und dass: eine Polarisationsumwandlungsvorrichtung (140) bereitgestellt ist, wobei die Vorrichtung eine Polarisationsstrahlteileranordnung mit einer Vielzahl von Sätzen wechselseitig paralleler polarisierender Teilungsfilme (144) und reflektierender Filme (145) enthält, zum Teilen jedes einer Vielzahl von Teillichtstrahlen, die durch die Vielzahl von zweiten kleinen Linsen (132) der zweiten Linsenanordnung (130) durchgehen, in linear polarisierte Lichtkomponenten von zwei Arten, und ein Polarisationsumwandlungsmittel (146), das die Polarisationsrichtung der linear polarisierten Lichtkomponenten der zwei Arten, die von der Polarisationsstrahlteileranordnung geteilt wurden, ausrichtet, wobei die Polarisationsumwandlungsvorrichtung (140) in eine Vielzahl von Flächen geteilt ist, die der Anordnung der optischen Mittel der zweiten Linsenanordnung (120) entsprechen.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 4, wobei Reihen kleiner Linsen in der zweiten Linsenanordnung (130), die Teillichtstrahlen mit einer relativ großen Lichtmenge durchlassen, so angeordnet sind, dass sie von den übrigen Reihen kleiner Linsen in der zweiten Linsenanordnung (130) in Richtung der Reihen versetzt sind.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 4, wobei in der Vielzahl von zweiten kleinen Linsen die kleinen Linsen in ungerade nummerierten Reihen und die kleinen Linsen in gerade nummerierten Reihen wechselseitig und abwechselnd in die Richtung der Reihen versetzt sind.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 4, wobei die zweite Linsenanordnung in eine Vielzahl von Flächen durch mindestens eine Trennungslinie in einer vorbestimmten Richtung von Reihen unterteilt ist, und wobei mindestens eine der Vielzahl von Flächen so positioniert ist, dass sie von den übrigen Flächen in der Richtung der Reihen versetzt ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 4, wobei die Vielzahl von zweiten kleinen Linsen in der zweiten Linsenanordnung in eine Vielzahl von Reihengruppen unterteilt ist, wobei die kleinen Linsen jeder Reihengruppe so angeordnet sind, dass sie in Richtung der Reihen ausgerichtet sind, und die kleinen Linsen verschiedener Reihengruppen so angeordnet sind, dass sie in Richtung der Reihen wechselseitig zueinander versetzt sind.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 8, wobei eine Mengensumme von Licht der Teillichtstrahlen, die jeweils durch jede entsprechende Reihengruppe kleiner Linsen durchgelassen werden, im Wesentlichen gleich ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die vorbestimmte Verschiebung etwa 1/2 bis 2/3 der Breite einer der kleinen Linsen in Richtung der Reihen ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 10, des Weiteren umfassend: eine Überlagerungslinse (150), die an einer Austrittsseite der zweiten Linsenanordnung angeordnet ist, um im Wesentlichen die Vielzahl von Teillichtstrahlen, die durch die Vielzahl von kleinen Linsen (122, 132) der ersten Linsenanordnung (120) und der zweiten Linsenanordnung (130) durchgelassen werden, an einer Beleuchtungsposition eines Lichtmodulationsmittels zu überlagern, wobei die Polarisationsumwandlungsvorrichtung (140) zwischen der zweiten Linsenanordnung (120) und dem Überlagerungsmittel (150) angeordnet ist.
Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, wobei die eine Reihengruppe von einer anderen Reihengruppe durch eine Verschiebung von etwa 1/4 bis 1/3 der Breite der kleinen Linsen in Richtung der Reihen versetzt ist.
Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp, gekennzeichnet durch: ein optisches Beleuchtungssystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ein Farblichttrennmittel (200) zum Trennen eines Beleuchtungslichts in drei Farblichtstrahlen, drei Lichtmodulationsmittel, jedes mit einer Lichteingangsfläche als Beleuchtungsfläche zum Modulieren der drei Farblichtstrahlen auf der Basis eines Bildsignals, Farbsynthetisierungsmittel (260) mit zweifarbigen Filmen von zwei Arten, die wechselseitig in Form eines Buchstaben X gekreuzt sind und eine Mittelachse haben, die einer Position entspricht, wo die zweifarbigen Filme einander schneiden und in einer Richtung von Spalten der kleinen Linsen (122, 132) angeordnet ist, wobei das Farbsynthetisierungsmittel (260) zum Synthetisieren der drei Farblichtstrahlen dient, die durch die drei Lichtmodulationsmittel moduliert sind, um die erhaltenen Lichtstrahlen in derselben Richtung auszugeben, und ein Projektionsmittel (270) zum Projizieren der erhaltenen Lichtstrahlen, die von dem Farbsynthetisierungsmittel (260) synthetisiert wurden, auf eine Projektionsfläche (300).