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    Ein optisches Beleuchtungssystem zum Leiten eines von einer Lichtquelle (1) emittierten Lichts zu einem zu beleuchtenden Gegenstand (5) entlang eines optischen Pfades enthält einen ersten reflektierenden Spiegel (4), der einen Teil eines Lichts reflektiert, das sich in einer Vorwärtsrichtung entlang des optischen Pfades von der Lichtquelle weg bewegt, und einen zweiten reflektierenden Spiegel (3), der einen Teil eines Lichts reflektiert, das von dem ersten reflektierenden Spiegel reflektiert wurde und sich in einer Rückwärtsrichtung entlang des optischen Pfades zur Annäherung an die Lichtquelle bewegt. Der erste reflektierende Spiegel hat eine Öffnung (14), die einer Lichteintrittsfläche (5a) des zu beleuchtenden Gegenstands zugewandt ist, und der zweite reflektierende Spiegel hat ein Fenster (13), das dem von der Lichtquelle emittierten Licht ermöglicht, durch es hindurchzugehen, wodurch ein optischer Hohlraum (C1) durch den ersten und den zweiten reflektierenden Spiegel gebildet ist.
    公开号:DE102004001800A1
    申请号:DE102004001800
    申请日:2004-01-05
    公开日:2004-07-22
    发明作者:Taketoshi Hibi；Shinji Okamori
    申请人:Mitsubishi Electric Corp；
    IPC主号:G02B19-00
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung beziehtsich auf ein optisches Beleuchtungssystem zum Führen des von einer Lichtquelleemittierten Lichts zu einem Lichtventil zum Erzeugen eines Bildes,und auf eine Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp mit einem derartigenoptischen Beleuchtungssystem.
    [0002] Bei der bekannten Anzeigevorrichtungvom Projektionstyp wandelt das optische Beleuchtungssystem von diesermit der Fähigkeitzum Kondensieren und Übertragenvon eintreffendem Licht das von der Lichtquelle emittierte Lichtin einen Lichtstrahl mit gleichförmigerHelligkeitsverteilung innerhalb seines Querschnitts, mit dem dasLichtventil hiervon beleuchtet wird, um.
    [0003] Die Lichtquelle kann eine Quecksilberlampe mitsehr hohem Druck sein. Das divergente Licht von der Lampe wird durcheinen nahe der Lampe angeordneten konkaven Spiegel in parallelesoder konvergierendes Licht umgewandelt und tritt in das optische Beleuchtungssystemein. Das von der Lampe emittierte Licht hat, wenn es kondensiertist, eine rotationssymmetrische Helligkeitsverteilung, bei der die Helligkeitzu dem Mittenbereich innerhalb ihres zu der optischen Achse senkrechtenQuerschnitts zunimmt. Eine derartige Helligkeitsverteilung ist nicht geeignetzum Beleuchten des Lichtventils, und es wird daher in einen Lichtstrahlumgewandelt, der einen rechteckigen Querschnitt hat und innerhalbdes rechteckigen Querschnitts eine gleichförmige Helligkeit aufweist.
    [0004] Eines der Verfahren zum Erhalteneines derartigen Beleuchtungslichtstrahls verwendet eine säulenartigeoptische Vorrichtung als einen optischen Integrator. Bei diesemVerfahren wird das Licht von der Lampe kondensiert und tritt indie säulenförmige optischeVorrichtung (ein Glasprisma oder eine Hohlkörperspiegel) an einem Endevon dieser ein, in welcher es mehrere Male reflektiert wird, umgleichförmigzu werden, und tritt aus dem anderen Ende als ein gleichförmiger,im Querschnitt rechteckiger Beleuchtungslichtstrom aus (siehe z.B.Patentdokument 1).
    [0005] Ein anderes Verfahren verwendet zweiLinsenanordnungen. Bei diesem Verfahren werden Bilder von Konturenvon rechteckigen Linsen einer ersten Linsenanordnung auf der Eingangsseiteeines Lichtventils gebildet durch Verwendung von Linsen einer zweitenLinsenanordnung. Dieses Verfahren liefert einen gleichförmigen Beleuchtungslichtstrahl mitrechteckigem Querschnitt durch Integrieren von Lichtstrahlen, dieaus einer Anzahl von Linsen der ersten Linsenanordnung austreten(siehe z.B. Patentdokument 2).
    [0006] Wenn das Lichtventil eine Flüssigkristallvorrichtungist, wird in einer Richtung polarisiertes Licht als Beleuchtungslichtstrahlverwendet. Da die Lampe als die Lichtquelle polarisiertes Lichtmit verschiedenen Polarisationsrichtungen emittiert, ist es erforderlich,wenn ein polarisiertes Licht mit einer ersten Polarisationsrichtungzum Beleuchten des Lichtventils zu verwenden ist, ein polarisiertesLicht mit einer zweiten Polarisationsrichtung senkrecht zu der erstenPolarisationsrichtung in das polarisierte Licht mit der ersten Polarisationsrichtungumzuwandeln, um den Wirkungsgrad der Verwendung des Lichts zu verbessern.
    [0007] Verfahren zum Durchführen einerderartigen Polarisationsumwandlung enthalten dasjenige, das diesäulenförmige optischeVorrichtung verwendet (siehe z.B. Patentdokument 3), dasjenige,das die Linsenanordnungen verwendet (siehe z.B. Patentdokument 4),und dasjenige, das ein Polarisationstrennprisma, eine Phasenplatteund einen Spiegel verwendet (siehe z.B. Patentdokument 5).
    [0008] Um eine kleinere und kostengünstigereAnzeigevorrichtung vom Projektionstyp zu erhalten, ist es wünschenswert,dass die Anzahl der verwendeten Lichtventile klein ist. Es ist eineVorrichtung, die ein vollständigesFarbbild durch Verwendung eines einzigen Lichtventils projizierenkann, ist bekannt (siehe z.B. 2 desNichtpatentdokuments 1). Diese Vorrichtung hat ein Farbrad zum Durchführen derFarbumschaltung zwischen drei Grundfarben. Jedoch ist der Wirkungsgradder Verwendung des von der Lichtquelle emittierten Lichts niedrig,da zu einer Zeit ein Bild durch eine der drei Grundfarben gebildetwird und das Licht der beiden anderen der drei Grundfarben dahernicht berücksichtigtwird. Es wurde daher vorgeschla gen, ein einziges Lichtventil mitzwei oder mehr Grundfarben gleichzeitig zu beleuchten, um den Wirkungsgradder Verwendung des Lichts zu verbessern (siehe z.B. Patentdokument6, Patentdokument 7 und 9 desNichtpatentdokuments 1).
    [0009] Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-OffenlegungsschriftNr.: 07-98479 (2) Patentdokument2: Japanische Patentanmeldungs-OffenlegungsschriftNr.: 03-111806 (3) Patentdokument3: US-Patentanmeldungs-VeröffentlichungNr.: US2001/0008470A1 (9) Patentdokument4: Japanische Patentanmeldungs-OffenlegungsschriftNr.: 2000-284229 (1) Patentdokument5: Japanische Patentanmeldungs-OffenlegungsschriftNr.: 63-121821 (1) Patentdokument6: Japanische Patentanmeldungs-OffenlegungsschriftNr.: 04-316296 (1) Patentdokument7: US-Patentanmeldungs-VeröffentlichungNr.: US2002/0135862A1 (6) Nichtpatentdokument1: Serge Bierhuizen, Single Panel Color Sequential Projectors withPolarization Recovery, SID'02Digest-55.5 (2 und 9)
    [0010] Jedoch haben die vorbeschriebenenherkömmlichenoptischen Beleuchtungssysteme die nachfolgend beschriebenen Probleme.In dem Fall der Verwendung einer säulenartigen optischen Vorrichtungals Lichtintegrator muss die säulenförmige optischeVorrichtung lang genug sein, da andernfalls ein ausreichend gleichförmiger Beleuchtungslichtstrahlnicht erhalten werden kann.
    [0011] In dem Fall der Verwendung von zweiLinsenanordnungen als optischen Integrator muss jede der Linsenanordnungeneine großeQuerschnittsflächehaben und ein großerAbstand muss zwischen ihnen vorgesehen sein. Als eine Folge wirddie Anzeigevorrichtung sehr groß.
    [0012] In dem Fall der Verwendung der säulenförmigen optischenVorrichtung zum DurchführenPolarisationsumwandlung muss die säulenförmige optische Vorrichtungeine in ihrer Lichteintrittsflächeausgebildet Öffnunghaben. Dies führtzu einem Verlust, wenn das von der Lampe emittierte Licht in diesäulenförmige optischeVorrichtung eintritt. In dem Fall der Anordnung eines streifenartigenUmwandlungsprismas am hinteren Ende der Linsenanordnung zur Durchführung derPolarisationsumwandlung ist es schwierig, die Anzeigevorrichtungmit geringen Kosten herzustellen, da das streifenartige Umwandlungsprismaeine komplizierte Struktur hat und teuer ist. In dem Fall der Verwendungeines Polarisationstrennprismas werden eine Phasenplatte und ein Spiegelverwendet, um die Polarisationsumwandlung durchzuführen, unddas Gewicht der Anzeigevorrichtung wird erhöht und sie wird in der Strukturkompliziert.
    [0013] In dem Fall der Verwendung einesFarbrades fürdie Darstellung eines vollständigfarbigen Bildes durch Verwendung eines einzelnen Lichtventils ist derWirkungsgrad der Nutzung des Lichts niedrig. In dem Fall der Verwendungeines drehbaren Prismas zur Darstellung eines vollständig farbigenBildes durch Verwendung eines einzelnen Lichtventils wird die Anzeigevorrichtunggroß undwird kompliziert in der Struktur. In dem Fall der Verwendung eines BMF(Bandmodulationsfilter)-Schalterszur Darstellung eines vollständigfarbigen Bildes durch Verwendung eines einzelnen Lichtventils istes schwierig, eine Anzeigevorrichtung mit einer ausreichend großen Lebensdauerzu erhalten.
    [0014] In dem Fall der Verwendung einesFarbrades, das spiralförmigangeordnete Farbsegmente hat, um ein vollständig farbiges Bild durch Verwendungeines einzelnen Lichtventils darzustellen, wird ein Lichtverlustbewirkt, da eine säulenartigeoptische Vorrichtung mit einer Öffnungin ihrer Lichteintrittsflächeverwendet werden muss zum Wiedereinfangen des von den Farbsegmentenreflektierten Lichts. Zusätzlichbesteht das Problem, dass eine geringe Versetzung der Lichtquelleeine erhebliche Verringerung der Helligkeit eines projizierten Bildesbewirkt.
    [0015] Weiterhin haben die herkömmlichenoptischen Beleuchtungssysteme, bei denen reflektierende optischeVorrichtungen wie ein reflektierender Lichtschalter, ein dichroitischerSpiegel, eine reflektierende Polarisationstrennvorrichtung und einreflektierendes Lichtventil so eingestellt sind, dass ihre Eintrittsflächen imrechten Winkel zu der optischen Achse sind, das Problem, dass dasvon solchen reflektierenden optischen Vorrichtungen reflektierteLicht in der entgegengesetzten Richtung zu der Lampe hin geworfenwird, und ein Teil des Lichts, das zu der Lampe zurückgekehrtist, bewirkt, dass die Temperatur einer Lampenelektrode ansteigt,wodurch die Lebensdauer der Lampe verkürzt wird.
    [0016] Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, umderartige Probleme zu beseitigen, mit dem Ziel, ein optisches Beleuchtungssystemmit Lichtintegrationsfähigkeitzu schaffen, das klein und einfach in der Struktur ist. Die Aufgabeder vorliegenden Erfindung besteht auch darin, ein optisches Beleuchtungssystemzu schaffen, das das von den reflektierenden optischen Vorrichtungenreflektierte Licht wieder verwenden kann, ohne es zu der Lichtquellezurückzuführen. DieAufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, eine kompakteund weniger kostenaufwendige Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp zuschaffen, die ein helleres Bild projizieren kann.
    [0017] Die Aufgabe wird gelöst durchein optisches Beleuchtungssystem zum Führen eines von einer Lichtquelleemittierten Lichts zu einem zu beleuchtenden Objekt entlang einesoptischen Pfades, welches aufweist: einen ersten reflektierendenSpiegel, der ein Teil des Lichts reflektiert, das sich in einerVorwärtsrichtungentlang des optischen Pfades von der Lichtquelle weg bewegt; und einenzweiten reflektierenden Spiegel, der einen Teil des Lichts reflektiert,das von dem ersten reflektierenden Spiegel reflektiert wurde undsich in einer entgegengesetzten Richtung entlang des optischen Pfadesbewegt, um sich der Lichtquelle anzunähern; wobei der erstereflektierende Spiegel eine Öffnung hat,die einer Lichteintrittsflächedes zu beleuchtenden Gegenstands zugewandt ist, und der zweite reflektierendeSpiegel ein Fenster hat, das dem von der Lichtquelle emittiertenLicht ermöglichtdurch dieses hindurchzugehen, wodurch ein optischer Hohlraum durchden ersten und den zweiten reflektierenden Spiegel gebildet ist.
    [0018] Die Erfindung wird im Folgenden anhandvon in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Eszeigen:
    [0019] 1 dieStruktur eines optischen Beleuchtungs systems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    [0020] 2 eineperspektivische Ansicht eines optischen Hohlraums C1 des in 1 gezeigten optischen Beleuchtungssystems,der durch einen zweiten reflektierenden Spiegel 3 und einenersten reflektierenden Spiegel 4 gebildet ist,
    [0021] 3a dieLichtverteilung um einen Konvergenzpunkt PF herum, wenn der optischeHohlraum C1 nicht vorgesehen ist,
    [0022] 3b dieLichtverteilung um den Konvergenzpunkt PF herum, wenn der optischeHohlraum C1 vorgesehen ist,
    [0023] 4a, 4b und 4c erläuternde Ansichten, die erklären, wieder optische Hohlraum das sich in der Vorwärtsrichtung bewegende Lichthereinnimmt,
    [0024] 5a und 5b erläuternde Ansichten, die erklären, wieder optische Hohlraum das sich in der umgekehrten Richtung bewegendeLicht hereinnimmt und es als das sich in Vorwärtsrichtung bewegende Lichtreflektiert,
    [0025] 6 eineStruktur eines optischen Beleuchtungssystems gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung,
    [0026] 7 dieStruktur eines optischen Beleuchtungssystems nach dem Ausführungsbeispiel3 der Erfindung,
    [0027] 8 eineStruktur eines Polarisationswandlers 16 des in 7 gezeigten optischen Beleuchtungssystems,und optische Pfade um den Polarisationswandler herum,
    [0028] 9 einenzweiten reflektierenden Spiegel 32 des in 7 gezeigten optischen Beleuchtungssystems,von einer Lampe 1 aus gesehen,
    [0029] 10a einreflektierendes Flüssigkristall-Lichtventil 102 desin 7 gezeigten optischen Beleuchtungssystems,und optische Pfade um das reflektierende Flüssigkristall-Lichtventil 102 herum,
    [0030] 10b und 10c Varianten des Farbrades 82,
    [0031] 11a, 11b, 11c die Struktur eines Polarisationswandlers 160 einesoptischen Beleuchtungssystems nach dem Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung,und
    [0032] 12 dieStruktur einer Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp nach dem Ausführungsbeispiel5 der Erfindung.
    [0033] 1 zeigtdie Struktur eines optischen Beleuchtungssystems 51 gemäß dem Ausführungsbeispiel1 der Erfindung.
    [0034] Das optische Beleuchtungssystem 51 hat eineLampe 1 als eine Lichtquelle und einen lampenseitigen reflektierendenSpiegel 2 als eine Lichtsammelvorrichtung, die sich naheder Lampe 1 befindet. Ein zweiter reflektierender Spiegel 3,ein erster reflektierender Spiegel 4, eine säulenartigeoptische Vorrichtung 5, eine Viertelwellenplatte 6 alseine Phasenplatte, eine reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 7,ein Farbrad 8, eine optische Übertragungsvorrichtung 9,ein Lichtventil 10 und eine Projektionslinse 11 sindin dieser Reihenfolge von der Lampe 1 ausgehend entlangeines optischen Pfades des von dem lampenseitigen reflektierendenSpiegel 2 reflektierten Lichts angeordnet.
    [0035] Der Pfeil A bezeichnet eine Richtungder Bewegung des von dem lampenseitigen reflektierenden Spiegel 2 reflektiertenLichts L1, der Pfeil B bezeichnet eine Richtung der Bewegung desLichts L2F innerhalb der säulenartigenoptischen Vorrichtung 5, und der Pfeil C bezeichnet eineRichtung der Bewegung des Lichts L2R innerhalb der säulenartigenoptischen Vorrichtung 5 entgegengesetzt zu der Richtungder Bewegung des Lichts L2F. Der Pfeil D bezeichnet eine Richtungder Bewegung des in das Lichtventil 10 eintretenden LichtsL3, der Pfeil E bezeichnet eine Richtung der Bewegung des aus dem Lichtventil 10 austretendenLichts L4, und der Pfeil F bezeichnet eine Richtung der Bewegungdes aus der Projektionslinse 11 austretenden und sich zueinem nicht dargestellten Schirm bewegenden Lichts L5. C1 bezeichneteinen optischen Hohlraum (Resonator), der durch den ersten reflektierendenSpiegel 4 und den zweiten reflektierenden Spiegel 3,die einander gegenüberliegen,gebildet ist, und PF bezeichnet einen Konvergenzpunkt, an dem dasvon der Lampe 1 emittierte Licht konvergiert.
    [0036] Zur Vereinfachung der Erläuterungwird, wenn das von der Lampe 1 emittierte Licht sich von dieserweg bewegt, dies als Bewegung in "der Vorwärtsrichtung" bezeichnet, während, wenn es sich der Lampe 1 annähert, diesals Bewegung in der "Rückwärtsrichtung" bezeichnet.
    [0037] Die Gesamtarbeitsweise des optischenBeleuchtungssystems mit der vorbeschriebenen Struktur wird nachfolgenderläutert.Das von der Lampe 1 weg divergierende Licht ändert dieRichtung, wenn es von dem lampenseitigen reflektierenden Spiegel 2 reflektiertwird, um das konvergierende Licht L1 zu bilden. Das konvergierendeLicht L1 geht durch ein Fenster 13, das in der Mitte deszweiten reflektierenden Spiegels 3 gebildet ist, und denKonvergenzpunkt PF hindurch und erreicht den ersten reflektierendenSpiegel 4. Ein Teil des Lichts, das den ersten reflektierendenSpiegel 4 erreicht hat, tritt in die säulenartige optische Vorrichtung 5 anderen Eintrittsfläche 5a einund bewegt sich in der Vorwärtsrichtung. Derandere Teil wird dort reflektiert und bewegt sich in der Rückwärtsrichtungzu dem zweiten reflektierenden Spiegel 3 hin. Der erstereflektierende Spiegel 4 und der zweite reflektierendeSpiegel 3 reflektieren das Licht zwischen sich wiederholt,bis es in die Eintrittsfläche 5a dersäulenartigenoptischen Vorrichtung 5 hineingeht. Demgemäß wird dieEintrittsfläche 5a dersäulenartigenoptischen Vorrichtung 5 gleichförmiger beleuchtet als wennsie ohne des optischen Hohlraum C1 beleuchtet würde.
    [0038] Die Struktur und die Arbeitsweisedes optischen Hohlraums C1 wird mit Bezug auf die 2 und 3 imEinzelnen erläutert.
    [0039] 2 isteine perspektivische Ansicht des durch den zweiten reflektierendenSpiegel 3 und den ersten reflektierenden Spiegel 4 gebildetenoptischen Hohlraums C1. Wie in 2 gezeigtist, hat der zweite reflektierende Spiegel 3 das Fenster 13,das angenähertin dem Mittenbereich von diesem gebildet ist, welches ermöglicht,dass das sich in Vorwärtsrichtungbewegende Licht hindurchgeht, und der erste reflektierende Spiegel 4 hateine Öffnung 14,die angenähertin dem Mittenbereich von diesem gebildet ist und der Eintrittsfläche 5a dersäulenartigenoptischen Vorrichtung 5 zugewandt ist. Das Licht, das einenTeil des ersten reflektierenden Spiegels 4, der die Öffnung 14 umgibt,erreicht hat, wird dort reflektiert und bewegt sich zu dem zweitenreflektierenden Spiegel 3 hin.
    [0040] Die Wirkungsweise des optischen HohlraumsC1 wird mit Bezug auf die 3a und 3b erläutert. 3a zeigt eine Lichtverteilung um den KonvergenzpunktPF herum in einem Fall, in welchem der optische Hohlraum C1 nichtvorgesehen ist. 3b zeigteine Lichtverteilung um den Konvergenzpunkt PF herum in einem Fall,in welchem der optische Hohlraum C1 vorgesehen ist.
    [0041] Wie in 3a gezeigtist, treten, wenn der optische Hohlraum C1 nicht vorgesehen ist,Schatten A1 und A2 vor und hinter dem Konvergenzpunkt PF aufgrundeiner Lampenelektrode (nicht dargestellt) oder dergleichen auf innerhalbeiner UmhüllungLE des sich in der Vorwärtsrichtungbewegenden Lichts. In 3a bezeichnenS1 und S2 Positionen, an denen der zweite reflektierende Spiegel 3 undder erste reflektierende Spiegel 4 jeweils gesetzt sind,wenn der optische Hohl raum C1 nicht vorgesehen ist, und S3 bezeichneteine Position, die einen Abstand von der Position S2 hat, der gleichdem Abstand zwischen dem Punkt S1 und dem Punkt S2 ist. Wenn der zweitereflektierende Spiegel 3 und der erste reflektierende Spiegel 4 andiesen Positionen gesetzt sind, hat das Licht, das von dem erstenreflektierenden Spiegel 4 reflektiert wurde und dem zweitenreflektierenden Spiegel 3 erreicht, eine Ausdehnung (Durchmesser),die dieselbe ist wie die Ausdehnung des Lichts, das sich in derVorwärtsrichtungbewegt, an der in 3a gezeigtenPosition S3. D1 und D3 zeigen Helligkeitsverteilungen in der Richtungsenkrecht zu der optischen Achse an den Positionen S1 bzw. S3.
    [0042] In 3b bezeichnetS3' eine Positioneines Teils des zweiten reflektierenden Spiegels 3, ander der äußerste Teildes von dem ersten reflektierenden Spiegel 4 reflektiertenLichts reflektiert wird. P1 in 3b bezeichneteinen Brennpunkt des zweiten reflektierenden Spiegels 3,der ein sphärischerSpiegel ist. P2 in 3b bezeichneteinen Punkt, der plansymmetrisch zu dem Brennpunkt P1 mit Bezugauf eine Ebene ist, die die Position S2 enthält und senkrecht zu der optischenAchse ist. Die Lampe 1 ist nicht eine ideale Punktlichtquelle,und die reflektierende Oberflächedes lampenseitigen reflektierenden Spiegels 2 hat leichtWölbungen,Vertiefungen und Verzerrungen. Demgemäß hat die Umhüllung LEdes Lichts L1 einen gewissen Durchmesser selbst an dem KonvergenzpunktPF, und das Licht L1 hat eine glockenförmige HelligkeitsverteilungD1 selbst an der Position S1 mit einem gewölbten Teil in ihrer Mitte.
    [0043] Der Querschnittsbereich des LichtsL1 nimmt ab, wenn es sich in der Vorwärtsrichtung bewegt und wirdum den Konvergenzpunkt PF herum am kleinsten. Wenn sich das LichtL1 weiter zu der Position S2 hin bewegt, nimmt seine Querschnittsfläche zu,und es hat die Helligkeitsverteilung D3 mit einem eingedrückten Teilin der Mitte. Die Positionen S1, S2 und S3 haben gleiche Abstände. Wennein konkaver Spiegel an der Position S1 gesetzt ist und ein ebener Spiegelan der Position S2 gesetzt ist, hat das von dem ebenen Spiegel reflektierteLicht eine Helligkeitsverteilung an dem konkaven Spiegel, die dieselbewie die Helligkeitsverteilung D3 an der Position S3 ist.
    [0044] Die Verteilung D1 hat einen gewölbten Bereichin ihrer Mitte, und die Verteilung D3 hat einen eingedrückten Bereichin ihrer Mitte. Demgemäß kann durchAusbilden des kleinen kreisförmigen Fensters 13 inder Mitte des zweiten reflektierenden Spiegels 3 um dasLicht L1 durchzulassen, der zweite reflektierende Spiegel 3 dengrößten Teildes von dem ersten reflektierenden Spiegel 4 reflektierten Lichtszu dem ersten reflektierenden Spiegel 4 zurückreflektieren.Folglich kann der optische Hohlraum C1 das Licht L1 wirksam hereinnehmen.
    [0045] Um dem optischen Hohlraum C1 zu ermöglichen,nicht das hereingenommene Licht zu verlieren, ist es erforderlich,die Gestalt und die Anordnung des ersten reflektierenden Spiegels 4 unddes zweiten reflektierenden Spiegels 3 ordnungsgemäß zu bestimmen.
    [0046] Gemäß dem Stabilitätsdiagrammdes optischen Hohlraums, das in "Theuse and hints of lasers",Seiten 23–27, 2-2, geschrieben von Yuukichi Otake undveröffentlichtvon Optronics Co., 1. Juni 2000, beschrieben ist, zeigt ein Kreuzzwischen einer parallel ebenen Anordnung und einer konfokalen Anordnung einenweiten und stabilen Arbeitsbereich. Wenn demgemäß ein derartiges Kreuz für die Anordnungdes optischen Hohlraums verwendet wird, wird die Stabilität des optischenHohlraums nicht sehr beeinträchtigtdurch die Streuung der Form des lampenseitigen reflektierenden Spiegels 2 und dieDivergenz des Lichts L1 entlang der Vorwärtsrichtung.
    [0047] Es wird mit Bezug auf die 4a bis 4c erläutert, wie ein derartiger optischerHohlraum das sich in Vorwärtsrichtungbewegende Licht hereinnimmt. 4a zeigteinen optischen Hohlraum, der ein Kreuz zwischen einem Hohlraumvom Parallelebenentyp und einem Hohlraum vom konfokalen Typ ist.In dieser Figur bezeichnen M1 und M2 sphärische reflektierende Spiegel,P1 und P2 bezeichnen Brennpunkte der reflektierenden Spiegel M1und M2, und P3 bezeichnet eine Mitte der Krümmung des reflektierenden SpiegelsM1. Der Brennpunkt P1 ist in der Mitte zwischen dem reflektierendenSpiegel M1 und dem Punkt P3. Das Licht LC1, das durch den BrennpunktP2 gegangen ist, wird durch den reflektierenden Spiegel M2 reflektiert,bewegt sich entlang einer Richtung parallel zu der optischen Achseund erreicht den reflektierenden Spiegel M1, um an diesem reflektiertzu werden. Das von dem reflektierenden Spiegel M1 reflektierte LichtLC1 geht durch den Brennpunkt P1 hindurch.
    [0048] Das Licht LC1 wiederholt eine derartigeReflexion zwischen den reflektierenden Spiegeln M1 und M2, wobeies stabil innerhalb des optischen Hohlraums gehalten wird. Das LichtLC2, das geringfügig über demBrennpunkt P2 vorbeigegangen ist, geht geringfügig unterhalb des BrennpunktsP1 vorbei, nachdem es von den reflektierenden Spiegeln M2 und M1reflektiert wurde. Demgemäß kann,indem der Konvergenzpunkt PF des Lichts L1 (3) nahe an den Brennpunkt P2 gebrachtwird, ein konjugiertes Bild des Konvergenzpunktes PF nahe dem BrennpunktP1 gebildet werden.
    [0049] Der herkömmliche optische Integrator,der eine säulenartigeoptische Vorrichtung und Linsenanordnungen aufweist, erreicht einegleichförmigeBeleuchtung eines Lichtventils, indem mehrere Bilder einer Lichtquelleauf einer Ebene orthogonal zu der optischen Achse gebildet werden.Andererseits erzielt der als der optische Integrator verwendeteoptische Hohlraum eine gleichförmigeBeleuchtung eines Lichtventils, indem mehrere Bilder einer Lichtquelleauf der optischen Achse gebildet werden.
    [0050] Unter Berücksichtigung der Tatsache,die meisten zu beleuchtenden optischen Vorrichtungen eine flacheEintrittsflächehaben, und der Tatsache, dass der optische Hohlraum ein Fensterhaben muss, um das Licht von der Lampe hereinzunehmen, ist es wünschenswert,dass der reflektierende Spiegel M2 ein ebener Spiegel ist. DurchAnordnen eines ebenen reflektierenden Spiegels M3 in der Mitte zwischen denreflektierenden Spiegeln M1 und M2 des in 4a gezeigten optischen Hohlraums, unddurch Ersetzen des reflektierenden Spiegels M1 durch den zweitenreflektierenden Spiegel 3 mit dem in seiner Mitte ausgebildetenFenster kann ein in 4b gezeigteroptischer Hohlraum erhalten werden.
    [0051] Durch Ersetzen des reflektierendenSpiegels M3 des in 4b gezeigtenHohlraums durch den ersten reflektierenden Spiegel 4 mitder Öffnung 14 in derForm einer Kontur eines zu beleuchtenden Gegenstands in seiner Mittekann der in 4c gezeigte optischeHohlraum C1 erhalten werden. In dieser Figur bezeich net D1 eineLichteintrittsflächeeines zu beleuchtenden Gegenstands wie die säulenartige optische Vorrichtung 5 nach 1. In dem in 4c gezeigten optischen Hohlraumist es möglich,dass das Licht LC1 die Eintrittsfläche D1 des zu beleuchtendenGegenstands direkt beleuchtet, und dass das Licht L2 die Eintrittsfläche D1 beleuchtet,nachdem es viermal innerhalb des optischen Hohlraums C1 reflektiertwurde, wenn das Licht von der Lampe nahe dem Brennpunkt P2 mit einerangemessenen F-Zahl (Durchmesser) konvergiert ist.
    [0052] Wenn der zu beleuchtende Gegenstandeine lichtbrechende optische Vorrichtung oder eine Vorrichtung,die das sich in der Rückwärtsrichtungbewegende Licht einbezieht, ist, leuchtet ein Teil des Lichts LC1,das von der EintrittsflächeD1 des Gegenstands weg reflektiert wurde, wieder die Eintrittsfläche D1, nachdemes mehrere Male innerhalb des optischen Hohlraums C1 reflektiertwurde. Bei dem in 1 gezeigtenoptischen Beleuchtungssystem 51 entspricht die Eintrittsfläche 5a dersäulenartigenoptischen Vorrichtung 5 der vorbeschriebenen Eintrittsfläche D1,und die Ausgangsflächeder säulenartigenoptischen Vorrichtung 5 ist der Viertelwellenplatte 6 der reflektierendenPolarisationstrennvorrichtung 7 versehen. Demgemäß bewegtsich das von der Polarisationstrennvorrichtung 7 reflektierteLicht L2R in der Rückwärtsrichtunginnerhalb der säulenartigenoptischen Vorrichtung 5.
    [0053] Es wird mit Bezug auf die 5a und 5b erläutert, wie der optische HohlraumC1 das sich in der Rückwärtsrichtungbewegende Licht hereinnimmt und so reflektiert, dass es sich inder Vorwärtsrichtungbewegt. 5a zeigt einenTeil des optischen Beleuch tungssystems 51, bei dem deroptische Hohlraum C1 mit der säulenartigenoptischen Vorrichtung 5 verbunden ist. 5b zeigt diesen Teil von der Lampe 1 ausbetrachtet.
    [0054] In 5a bezeichnenLC3 und LC4 das durch den Brennpunkt P1 hindurchgehende Licht, undP11 bezeichnet einen Reflexionspunkt auf der Oberfläche deszweiten reflektierenden Spiegels 3, an dem das Licht LC3reflektiert wird. In 5b bezeichnetA3 eine Reflexionszone auf der Oberfläche des zweiten reflektierendenSpiegels 3, an der das sich in der Rückwärtsrichtung bewegende Lichtreflektiert wird.
    [0055] Wie in 5a gezeigtist, reflektiert, wenn das Licht LC3, welches den größten Winkelmit der optischen Achse von allen Lichtstrahlen, die sich in derRückwärtsrichtungbewegen und durch den Brennpunkt P1 hindurchgehen, bildet, durchden Brennpunkt P1 hindurchgeht, der zweite reflektierende Spiegel 3 dasLicht LC3 an dem Reflexionspunkt P11 zu dem ersten reflektierendenSpiegel 4 hin, der das Licht LC3 nahezu senkrecht reflektiert.Folglich wird das Licht LC3 wieder von dem Reflexionspunkt P11 wegreflektiert, um ein Licht zu erzeugen, das durch den BrennpunktP1 hindurchgeht und sich in der Vorwärtsrichtung bewegt. Das LichtLC4, das einen kleineren Winkel mit der optischen Achse als das LichtLC3 bildet, erzeugt auch ein Licht, das durch Brennpunkt P1 hindurchgehtund sich in der Vorwärtsrichtungwie das Licht LC3 bewegt.
    [0056] Da die säulenartig optische Vorrichtung 5 als einoptischer Integrator dient, das sich in der Rückwärtsrichtung innerhalb der säulenartigenoptischen Vorrichtung 5 bewegende Licht eine gleichförmige Hellig keitsverteilungan der Öffnung 14.Da die Reflexionszone A3 des zweiten reflektierenden Spiegels 3 dassich in der Rückwärtsrichtungbewegende Licht reflektiert, wenn das Verhältnis der Fläche desFensters 13 zu der Flächeder Zone A3 als R definiert ist, kann die Intensität des zuder Lampe zurückkehrendenLichts auf R × 100%reduziert werden, indem der Wert von R reduziert wird. Um das Lichtvon der Lampe 1 ohne Verlust hereinzunehmen, ist es wünschenswert,das Fenster 13 in enger Nähe zu dem Konvergenzpunkt PFanzuordnen, an dem das Licht der Lampe 1 konvergiert, unddie Abmessungen des Fensters geringfügig größer als die Abmessungen desLichtpunktes an dem Konvergenzpunkt PF zu machen.
    [0057] Wie vorstehend erläutert ist,nimmt der optische Hohlraum C1 das von der Lampe 1 emittierte Lichtherein, vergleichmäßigt diesesLicht, indem es mehrere Male darin reflektiert wird, und beleuchtet danndie Eintrittsfläche 5a dersäulenartigenoptischen Vorrichtung 5, die ein mit dem vergleichmäßigten Lichtzu beleuchtender Gegenstand ist. Die säulenartige optische Vorrichtung 5 wandeltdas sich in der Vorwärtsrichtungbewegende Licht L2 F, das an der Eintrittsfläche 5a eingetretenist, in das Licht um, das in der Intensität gleichförmiger ist und einen rechteckigenQuerschnitt hat, indem es mehrere Male reflektiert wird. Die Anzahlder Male, die das Licht L2F innerhalb der säulenartigen optischen Vorrichtung 5 reflektiertwird, kann so klein wie 3 oder weniger sein aufgrund derWirkung der Vergleichmäßigung durchden optischen Hohlraum C1. Demgemäß kann die Länge dersäulenartigenoptischen Vorrichtung 5 kürzer sein als es vorher möglich war.
    [0058] Das Licht L2F geht durch die Viertelwellenplatte 6 hindurch.Die reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 7, dieauf der Rückseiteder Viertelwellenplatte 6 angeordnet ist, ermöglicht beiEmpfang des Lichts L2 F, dass ein polarisiertes Licht mit einerersten Polarisationsrichtung hindurchgeht, und reflektiert ein polarisiertesLicht mit einer zweiten Polarisationsrichtung, die senkrecht zuder ersten Polarisationsrichtung ist, als Licht L2R. Das von derPolarisationstrennvorrichtung 7 reflektierte Licht L2Rgeht durch die Viertelwellenplatte 6 hindurch und bewegt sichin der Rückwärtsrichtungoder der durch den Pfeil C gezeigten Richtung innerhalb der säulenartigenoptischen Vorrichtung 5. Angenähert (1-R) × 100 des Lichts L2R wird reflektiert,um ein polarisiertes Licht L2Fp zu bilden, sich in der Vorwärtsrichtung oderder durch den Pfeil B angezeigten Richtung bewegt. Das Licht L2Fpgeht durch die Viertelwellenplatte 6 hindurch. Somit gehtdas von der Polarisationstrennvorrichtung 7 reflektiertepolarisierte Licht zweimal durch Viertelwellenplatte 6 hindurch.Demgemäß wird diePolarisationsrichtung des Lichts L2Fp gegenüber der des Lichts L2R um 90° verschoben,so dass das Licht L2Fp durch die Polarisationstrennvorrichtung 7 hindurchgehenkann.
    [0059] Das Licht, das durch die Polarisationstrennvorrichtung 7 hindurchgegangenist, erreicht ein Farbrad 8, das durch einen Motor 12 miteiner vorbestimmten Drehgeschwindigkeit gedreht wird. Das Farbrad 8 hatSektorsegmente, von denen jeder ein dichroitisches Filter bildet,das jeweils eines von rotem, grünemund blauem Licht durchlässt.Ein optisches Übertragungssystem 9 führt dasaus dem Farbrad 8 austretende Licht, das in der Farbe zwischenrot, grünund blau wechselt, in einer vorbestimmten Folge zu dem Lichtventil 10.Somit wird das Lichtventil 10 mit einem polarisierten LichtL3, das aus dem optischen Übertragungssystem 9 austritt undsich in der durch den Pfeil D in 1 angezeigtenRichtung bewegt, bestrahlt.
    [0060] Das Lichtventil 10 ist einereflektierende Flüssigkristallvorrichtungmit einer Anzahl von Zellen, von denen jede einen entsprechendenTeil des polarisierten Lichts L3 reflektiert, dessen Polarisationsrichtungum einen Wert entsprechend einem Wert eines zugeführten Signalsverschoben wird. Das von dem Lichtventil 10 reflektierteLicht tritt in eine Analysevorrichtung (nicht gezeigt) oder einPolarisationstrennprisma (nicht gezeigt) ein, um zu bewirken, dass einLicht L4 sich in der durch den Pfeil E angezeigten Richtung bewegt.Das Licht L4, das ein Bild als helle und dunkle Muster darstellt,tritt in die Projektionslinse 11 ein, um einen Schirm (nichtgezeigt) als ein Projektionslicht L5 geworfen zu werden. Wie vorstehenderläutertist, ist es möglich,ein vollständigfarbiges Bild zu projizieren auf der Farbumschaltbasis durch Verwendungvon einem Lichtventil 10.
    [0061] Das Farbsegment des Farbrades 8 muss nichtnotwendigerweise sektormäßig sein.Die Segment könnenspiralförmigso angeordnet sein, dass dasselbe Lichtventil gleichzeitig mit Lichtvon zwei oder drei unterschiedlichen Farben bestrahlt werden kann.Weiterhin ist es möglich,ein Farbrad 8 mit Dichtesegmenten zusätzlich zu den Farbsegmenten zuversehen. Wenn durchlässige,halbdurchlässige odertotal reflektierende Segmente vorgesehen sind, wird es möglich, einhelleres Bild zu projizieren, die Anzahl der Gradationspegel zuerhöhenoder ein Bild währendeiner bestimmten Periode fürjedes Videovollbild heller zu machen, wodurch das Verschwimmen einesBildes eines sich bewegenden Gegenstands verringert werden kann.
    [0062] Weiterhin muss das Lichtventil nichtnotwendigerweise eine reflektierende Flüssigkristallvorrichtung sein.Beispielsweise kann sie eine Mikrospiegelvorrichtung sein. In diesemFall könnendie Viertelwellenplatte 6 und die reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 7 eliminiertwerden, da das Beleuchtungslicht L3 ein natürliches Licht sein kann.
    [0063] Es wurde durch Computersimulation über dieWirkung des optischen Hohlraums gefunden, dass der Lichtkondensations-Wirkungsgradum 10% oder mehr verbessert wird, wenn die F-Zahl größer als1 ist, und ein zu beleuchtender Gegenstand kann gleichförmig mitgeringem Lichtverlust in einem optischen Beleuchtungssystem beleuchtetwerden, wenn das von einer Philips-Lampe vom UHP-Typ emittierte Licht miteiner Bogenlängevon 1,3 mm gesammelt und in eine säulenartige optische Vorrichtungeingegeben wird, dessen Eintrittsfläche eine Größe von 6 mm × 3 mm hat,wenn der optische Hohlraum mit der vorstehend beschriebenen Struktur verwendetwird. Weiterhin kann aufgrund der Wirkung des optischen Hohlraumsdie säulenartigeoptische Vorrichtung 5 kürzer gemacht werden als dies vorhermöglichwar, wodurch die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp kleiner gemachtwerden kann.
    [0064] 6 zeigtdie Struktur eines optischen Beleuchtungssystems 52 gemäß dem Ausführungsbeispiel2 der vorliegenden Erfindung.
    [0065] Das optische Beleuchtungssystem 52 gemäß dem Ausfüh rungsbeispiel2 unterscheidet sich von dem optischen Beleuchtungssystem 51 nach demAusführungsbeispiel1 dadurch, dass die säulenartigeoptische Vorrichtung 5 entfernt ist, und die Viertelwellenplatte 6 unddie reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 7 sindersetzt durch eine Viertelwellenplatte 62 und eine reflektierendePolarisationstrennvorrichtung 72. In 6 haben die Vorrichtungen, die dieselbenwie oder äquivalentden in 1 gezeigten sinddieselben Bezugszeichen, und ihre Erläuterung wird hier weggelassen.
    [0066] Wie in 6 gezeigtist, erzeugt das in einer Richtung polarisierte Licht, das durchAnordnen der Viertelwellenplatte 62 und der reflektierendenPolarisationstrennvorrichtung 72 in der Mitte des erstenreflektierenden Spiegels 4 erhalten wird, ein Licht mit einemrechteckigen Querschnitt und einer spezifischen Farbe zum Beleuchtendes Lichtventils, nachdem es durch Farbrad 8 hindurchgegangenist und durch die optische Übertragungsvorrichtung 9 geführt wurde.
    [0067] Es können mehr als eine Lampe 1 vorgesehensein, wenn es erforderlich ist, hellere Bilder zu projizieren. Indiesem Fall braucht das Fenster 13 des zweiten reflektierendenSpiegels 3 nicht kreisförmigzu sein, soweit wie der optische Hohlraum C1 das Licht mit geringenVerlusten hereinnehmen kann. Z.B. kann das Fenster oval sein. Weiterhinkann der zweite reflektierende Spiegel 3 mehr als ein Fenster haben.
    [0068] Der erste reflektierende Spiegel 4 braucht keinereflektierende Oberflächehaben, die flach ist, sondern sie kann leicht konvex oder konkavsein, und der zweite reflektierende Spiegel 3 braucht kein sphärischerSpiegel zu sein, sondern kann ein parabolischer Spiegel sein inAbhängigkeitvon der Richtfähigkeitder Lampe, soweit wie der optische Hohlraum C1 als ein optischerIntegrator arbeiten kann.
    [0069] Weiterhin kann jeder des ersten reflektierendenSpiegels 4 und des zweiten reflektierenden Spiegels 3 ausmehr als einem Spiegel bestehen. Es gibt einige Fälle, indenen das optische Beleuchtungssystem mit geringen Kosten hergestelltwerden kann, indem ein derartiger reflektierender Spiegel durch mehrereSpiegel gebildet wird, die leicht herzustellen sind in Abhängigkeitvon der Form des Fensters, das dem Licht von der Lampe ermöglicht,hindurchzugehen, und der Anzahl solcher Fenster.
    [0070] Wie vorstehend erläutert ist,hat das optische Beleuchtungssystem 52 nach dem Ausführungsbeispiel2 den Vorteil, dass die Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp sogarkleiner als das optische Beleuchtungssystem 51 nach demAusführungsbeispiel 1gemacht werden kann, da das optische Beleuchtungssystem 52 nichtdie säulenartigoptische Vorrichtung enthält.
    [0071] 7 zeigtdie Struktur eines optischen Beleuchtungssystems 53 nachdem Ausführungsbeispiel3 der vorliegenden Erfindung.
    [0072] Das optische Beleuchtungssystem 53 hat eineLampe 1 als ein Lichtquelle und einen lampenseitigen reflektierendenSpiegel 2, der nahe der Lampe 1 angeordnet ist.Eine Linse 15, ein Polarisationswandler 16, einzweiter reflektierender Spiegel 32, eine reflektierendePolarisationstrennvorrichtung 17, ein erster reflektierenderSpiegel 42, ein Farbrad 82, ein re flektierendesFlüssigkristall-Lichtventil 102, eineAnalysevorrichtung 18 und eine Projektionslinse 112 befindensich in dieser Reihenfolge von der Lampe 1 aus entlangeines optischen Pfades des von dem lampenseitigen reflektierendenSpiegel 2 reflektierten Lichts.
    [0073] Die Gesamtarbeitsweise des optischenBeleuchtungssystems 53 mit der vorbeschriebenen Strukturwird nachfolgend erläutert.Der Pfeil A bezeichnet eine Richtung der Bewegung des von dem lampenseitigenreflektierenden Spiegel 2 reflektierten Lichts L1. DieLinse 15 empfängtdas Licht L1 und emittiert es als ein Licht L12, das sich in derdurch den Pfeil H angezeigten Richtung zu dem Polarisationswandler 16 bewegt.Der Polarisationswandler 16, der eine Ausgabevorrichtungfür ineiner Richtung polarisiertes Licht bildet, empfängt das Licht L1, das ein natürlichesLicht ist, und gibt zwei Lichtstrahlen L1A und L1B, die dieselbePolarisationsrichtung haben, zu einem Fenster 132 des zweitenreflektierenden Spiegels 32 aus.
    [0074] 8 isteine teilweise vergrößerte Ansicht, diedie Struktur des Polarisationswandlers 16 und der optischenPfade in seiner Nähezeigt. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, befindet sich einereflektierende Polarisationstrennvorrichtung 161 auf derVorderseite eines optischen Pfades innerhalb des Polarisationswandlers 16.Ein durch eine Kondensorlinse 164 gehender Pfad, ein durcheine Halbwellenplatte 162 gehender Pfad, ein Spiegel 163 undeine Kondensorlinse 165 sind auf der Rückseite der reflektierenden Polarisationstrennvorrichtung 161 vorgesehen.
    [0075] 132 bezeichnet ein in derMitte des zweiten reflek tierenden Spiegels 32 ausgebildetesFenster, PF2 bezeichnet einen Konvergenzpunkt, an dem der LichtstrahlL1A und der Lichtstrahl L1B konvergieren, PA bezeichnet einen Punktauf der Eintrittsflächedes reflektierenden Flüssigkristallventils 102,an dem die Mitte des Lichtstrahls L1A eintritt, PB bezeichnet einenPunkt auf der Oberflächedes reflektierenden Flüssigkristallventils 102,an dem die Mitte des Lichtstrahls L1B eintritt, und C2 bezeichneteinen optischen Hohlraum, der durch den ersten reflektierenden Spiegel 42 undden zweiten reflektierenden Spiegel 32 gebildet ist.
    [0076] Das Licht L12, das die reflektierendePolarisationstrennvorrichtung 161 erreicht hat, wird inein linear polarisiertes Licht L13, das durch diese Vorrichtunghindurchgeht, und ein linear polarisiertes Licht L14, das von dieserVorrichtung reflektiert wird, geteilt. Das Licht L13, das durchdie Polarisationstrennvorrichtung 161 hindurchgegangenist, wird die durch die Kondensorlinse 164 kondensiert,geht durch das Fenster 132 und den Konvergenzpunkt PF2hindurch und erreicht das reflektierende Flüssigkristallventil 102,wobei seine Mitte mit dem Punkt PA als Lichtstrahl L1A übereinstimmt.Andererseits verschiebt das Licht L14 seine Polarisationsrichtungum 90°, wennes durch die Halbwellenplatte 162 hindurchgeht, und ändert dieRichtung, wenn es durch den Spiegel 163 reflektiert wird.Dann wird es durch die Kondensorlinse 165 kondensiert,geht durch das Fenster 132 und den Konvergenzpunkt PF2hindurch und erreicht das reflektierende Flüssigkristallventil 102,wobei seine Mitte mit dem Punkt PB übereinstimmt, als der LichtstrahlL1B.
    [0077] Der Teil von jedem der LichtstrahlenL1A und L1B, der durch den ersten reflektierenden Spiegel 42 nachdem Eintritt in den optischen Hohlraum C2 reflektiert wird, wirdmehrere Male innerhalb des optischen Hohlraums C2 reflektiert, biser in das reflektierende Flüssigkristallventil 102 eintritt.
    [0078] 9 zeigtden zweiten reflektierenden Spiegel 32 von der Lampenseiteaus betrachtet.
    [0079] Wie in dieser Figur gezeigt ist,befindet sich die Eintrittsflächeoder Lichtempfangsflächedes reflektierenden Flüssigkristall-Lichtventils 102 aufder Rückseitedes ovalen Fensters 132.
    [0080] Die Lichtempfangsfläche desreflektierenden Flüssigkristall-Lichtventils 102 istrecheckig und hat ein Seitenverhältnisvon 16 : 9 oder 4 : 3. Durch Anordnen der Punkt A und B, die Mittelpunkteder Lichtstrahlen L1A und L1B sind, auf einer Linie parallel zu denlangen Seiten der Lichtempfangsfläche des reflektierenden Flüssigkristall-Lichtventils 102 wirdes möglich,die Helligkeitsdifferenz eines projizierten Bildes in seiner horizontalenRichtung zu verringern.
    [0081] Das Farbrad 82, das spiralförmig angeordneteSegmente enthält,die jeweils ein eine Grundfarbe hindurchlassendes dichroitischesFilter bilden, befindet sich vor dem reflektierenden Flüssigkristall-Lichtventil 102 ineinem Abstand von mehreren Millimetern von diesen. Das Farbrad 82 wirddrehbar durch einen Motor 12 mit einer Drehgeschwindigkeitangetrieben, die von einer Periode eines zu projizierenden Vollbildesabhängt.
    [0082] 10a isteine teilweise vergrößerte Ansicht,die das reflektierende Flüssigkristall-Lichtventil 102,das Farbrad 82, den ersten reflektierenden Spiegel 42 unddie reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 17 zusammenmit den optischen Pfaden in ihrer Nähe zeigt.
    [0083] In dieser Figur bezeichnet 82R, 82G und 82B Segmente,die dichroitische Filter bilden und jeweils rotes, grünes oderblaues Licht durchlassen. LCW bezeichnet weißes Licht, das sich innerhalbdes optischen Hohlraums C2 bewegt, LCR bezeichnet rotes Licht, dassich innerhalb des optischen Hohlraums C2 bewegt, LCR2 bezeichnetrotes Licht, das durch das rote Segment 82R hindurchgegangenist, LCR3 bezeichnet rotes Licht, das von der reflektierenden Polarisationstrennvorrichtung 17 reflektiertwurde, und LCR4 und LCR5 bezeichnen rotes Licht, das durch die reflektierendePolarisationstrennvorrichtung 17 hindurchgegangen ist.
    [0084] Der optische Hohlraum C2 (8) empfängt die Lichtstrahlen L1A,L1B als das weißeLicht LCW. Die reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 17 istso eingestellt, dass sie ein Licht durchlässt, das dieselbe Polarisationsrichtungwie das Licht LCW hat und einen Winkel von etwa 45° mit deroptischen Achse hat. Das in dem weißen Licht LCW enthaltene roteLicht LCR geht in alle Segmente 82R, 82G, 82B ein.Das rote Licht LCR geht nur durch das Segment 82R als dasLicht LCR2 hindurch, das in das reflektierende Flüssigkristall-Lichtventil 102 eintritt.
    [0085] Das reflektierende Flüssigkristall-Lichtventil 102 verschiebtdie Polarisationsrichtung des Lichts LCR2 auf einer Pixel-für-Pixel-Basis,um ein rotes Licht zu bilden, wenn das Licht LCR2 reflektiert wird. Dasreflektierte rote Licht erreicht die reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 17,an der es reflek tiert wird und die Richtung ändert, um das Licht LCR3 zu bilden,wenn seine Polarisationsrichtung durch das reflektierende Flüssigkristall-Lichtventil 102 verschobenwurde. Andererseits geht es durch die reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 17 hindurchund bewegt sich rückwärts undvorwärtsinnerhalb des optischen Hohlraums C2, wenn seine Polarisationsrichtungnicht durch das reflektierende Flüssigkristall-Lichtventil 102 verschobenwurde.
    [0086] Dasselbe gilt für das grüne Licht und das blaue Licht.Somit wird die Richtung des zu werfenden Lichts an der reflektierendenPolarisationstrennvorrichtung 17 zu dem Schirm hin geändert, während dasnicht zu werfende Licht wiederholt innerhalb des optischen HohlraumsC2 so reflektiert wird, dass es als ein Beleuchtungslicht verwendetwird. Als eine Folge kann der Verlust des Lichts verringert werden.
    [0087] 10b und 10c zeigten Strukturen vonVarianten des Farbrads 82.
    [0088] Bei der in 10b gezeigten Struktur bezeichnet 82W eintransparentes Segment, und 82S bezeichnet ein Segment,das einen reflektierenden Strahlenteiler als eine Helligkeitsmodulationsvorrichtungeiner Durchlässigkeit,die 1/16 (6,7%) von der des transparenten Segments beträgt, bildet.Durch Projizieren von Pixeln mit einem niedrigen Grad von Farbsättigungund hohen Helligkeitspegeln mit dem weißen Licht, das durch das transparenteSegment 82W hindurchgeht, ist es möglich, die Farbverschiebungund das Verschwimmen eines Bildes eines sich bewegenden Gegenstandszu verringern.
    [0089] Durch Vorsehen des Segments 82S mitniedriger Durch lässigkeitangrenzend an das transparente Segment 82W wird es möglich, dasBeleuchtungslicht zu verwenden, das aus dem Segment 82S austrittund eine Intensitäthat, die 1/16 von der des aus dem transparenten Segment 82W austretenden Lichtsbeträgt.Demgemäß wird esmöglich,die Anzahl von Gradationspegeln zu erhöhen, da vier Extrabits für die Darstellungdes dunklen Teils eines Bildes verwendet werden können. Diein 10b gezeigte Strukturist geeignet füreine Anzeigevorrichtung, die eine reflektierende Flüssigkristallvorrichtungals Lichtventil verwendet.
    [0090] Bei der in 10c gezeigten Struktur ist das Segment 82S miteiner Durchlässigkeit,die 1/16 (6,7%) von der des transparenten Segments beträgt, über einerGlasplatte (nicht gezeigt) von den Segmenten 82R, 82G, 82B vorgesehen.Demgemäß wird dasBeleuchtungslicht mit einer Intensität, die um einen Faktor 16 reduziertist, fürjede Farbe erzeugt, so dass die Tonwiedergabe für einen dunklen Bereich eineszu projizierenden Bildes verbessert werden kann.
    [0091] Gemäß den menschlichen Seheigenschaftenist es wünschenswert,dass die Anzahl von Projektionen eines Bildes pro Fernseh-Vollbildzwischen 1 und 3 fürjede Grundfarbe ist, jedoch in dem Fall des Projizierens eines stehendenBildes oder von Computergrafiken ist dies nicht auf derartige Werte begrenzt.So sollte die Drehgeschwindigkeit des Farbrades bestimmt werdenin Abhängigkeitvon der Ansprechgeschwindigkeit des Lichtventils und des Typs eineszu projizierenden Bildes.
    [0092] Das optische Beleuchtungssystem 53 gemäß dem Ausführungsbeispiel3 ist geeignet füreine Anzeigevorrichtung, die eine reflektierende Flüssigkristallvorrich tungals ein Lichtventil verwendet, da die reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 17 untereinem Winkel zu der optischen Achse innerhalb des optischen HohlraumsC2 eingestellt ist. Bei dem optischen Beleuchtungssystem 53 istes möglich, eineAnzeigevorrichtung vom Projektionstyp vorzusehen, die klein ist,da das zu werfende Licht und das nicht zu werfende Licht innerhalbdes optischen Hohlraums getrennt werden können.
    [0093] Weiterhin ist das optische Beleuchtungssystem 53 gemäß dem Ausführungsbeispiel3 geeignet zum Beleuchten eines Lichtventils großer Breite, mit einem Seitenverhältnis vonbeispielsweise 16 : 9, da das Lichtventil von zwei Lichtstrahlenbestrahlt wird, dessen Mitten gegeneinander in der Richtung parallelzu den Längsseitender Eintrittsflächedes Lichtventils versetzt sind, wodurch die Helligkeitsdifferenz einesprojizierten Bildes in seiner horizontalen Richtung verringert wird.
    [0094] 11 zeigteine Struktur eines Polarisationswandlers 160, der in einemoptischen Beleuchtungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel4 der Erfindung enthalten ist.
    [0095] Dieser Polarisationswandler 160,der eine Ausgabevorrichtung fürin einer Richtung polarisiertes Licht bildet, kann in dem optischenBeleuchtungssystem 53 gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 anstelle desPolarisationswandlers 16 verwendet werden. Da die Teilevor und hinter dem Polarisationswandler 160 des optischenBeleuchtungssystems nach dem Ausführungsbeispiel 4 dieselbenwie diejenigen des optischen Beleuchtungs system 53 gemäß dem Ausführungsbeispiel3 sind, wird das Ausführungsbeispiel4 mit Bezug auf 7 erläutert.
    [0096] Da jedoch der von dem Polarisationswandler 160 ausgegebeneLichtstrahl sich in der Richtung senkrecht zu der Ebene nach 7 bewegt, wird angenommen,dass der zweite reflektierende Spiegel 32 und die nachfolgendenVorrichtungen, die sich hinter dem Polarisationswandler 160 befinden,entlang dieser Richtung angeordnet sind und ihre körperlicheBeziehung beibehalten.
    [0097] 11a zeigtden Polarisationswandler 160 betrachtet von oben wie in 7, 11b zeigt den Polarisationswandler 160 entlangder durch den Pfeil M angezeigten Richtung betrachtet, und 11c zeigt den Polarisationswandler 160 vonder Lampe 1 aus betrachtet.
    [0098] Wie in 11a und 11b gezeigt ist, sind ein durcheinen Spiegel 167 gehender Pfad und ein durch einen Spiegel 168 gehenderPfad Seite an Seite hinter der reflektierenden Polarisationstrennvorrichtung 166 angeordnet,welche durch feine Metalldrähte(Drahtgitter) innerhalb des Polarisationswandlers 160 gebildetist.
    [0099] PT, PT1 und PT2 bezeichnen Punkte,an denen die optische Achse die reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 166,den Spiegel 167 bzw. den Spiegel 168 schneidet.L1C bezeichnet einen ersten Lichtstrahl, der dem Lichtstrahl L1Ain 7 äquivalentist, und L1D bezeichnet einen zweiten Lichtstrahl, der dem LichtstrahlL1B in 7 äquivalent ist.Jedes der Liniensegmenten auf der optischen Achse zeigt an, dassdie Richtung der Vibration eines betroffenen Lichtstrahls parallelzu der Ebene der 11a, 11b oder 11c ist, und jeder der weißen Kreiseauf der optischen Achse zeigt an, dass die Richtung der Vibrationeines betroffenen Lichtstrahls senkrecht zu der Ebene der 11a, 11b oder 11c ist.
    [0100] Wie in 11a gezeigtist, geht nahezu parallel gerichtetes natürliches Licht, das in den Polarisationswandler 160 alsdas Licht L12 eintritt, in die reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 166,wobei seine Mitte mit dem Punkt PT übereinstimmt. Eine Komponentedes Lichts L12 mit einer Polarisationsrichtung (Richtung der Vibrationdes elektrischen Feldes) parallel zu der Ebene von 11a an dem Punkt PT geht durch die reflektierendePolarisationstrennvorrichtung 166 hindurch und erreichtden Spiegel 168. Andererseits wird die andere Komponente mitder Polarisationsrichtung senkrecht zu der Ebene von 11a an dem Punkt PT durchdie reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 166 reflektiertund macht angenäherteine Drehung im rechten Winkel, um den Spiegel 167 zu erreichen.An jedem der Punkte PT1 und PT2 ändertdas hierin eingegebene Licht die Richtung, um sich senkrecht zuder Ebene von 11a zubewegen.
    [0101] Wie in 11b gezeigtist, sind die Polarisationsrichtungen des von dem Spiegel 167 bzw.dem Spiegel 168 reflektierten Lichts dieselben und senkrecht zuder Ebene von 11b. DiesesLicht geht durch die Linse 169 hindurch, um LichtstrahlenL1C und L1D zu erzeugen, die sich zu dem Fenster 132 des optischenHohlraums C2 hin bewegen.
    [0102] Die Richtung der Bewegung der LichtstrahlenL1C und L1D unterscheidet sich von denjenigen der Lichtstrah lenL1A und L1D. Demgemäß solltedie Anordnung der Lampe 1, des lampenseitigen reflektierendenSpiegels 2 und des Polarisationswandlers 160 unddie Einstellung der Vorrichtungen, die sich hinter dem Polarisationswandler 160 befinden,unterschiedlich gemacht werden, so dass die beiden Lichtstrahlenin den optischen Hohlraum C2 eintreten. In gleicher Weise solltendie reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 17 unddas reflektierende Flüssigkristall-Lichtventil 102 ineine zweckmäßige Orientierunggebracht werden, um den zu werfenden Lichtstrahl von dem nicht zuwerfenden Lichtstrahl innerhalb des optischen Hohlraums C2 unterBerücksichtigungder Richtung der Bewegung der Lichtstrahlen L1C und L1D zu trennen.
    [0103] Wie vorstehend erläutert ist,kann das optische Beleuchtungssystem 53 nach dem Ausführungsbeispiel4 die Polarisationsumwandlung mit hoher Stabilität ungeachtet seiner einfachenStruktur durchführen,da der Polarisationswandler 160 von diesem kein Glasprismaund keine Viertelwellen- oder Halbwellenplatte verwendet.
    [0104] 12 zeigtdie Struktur eines optischen Beleuchtungssystems 55 gemäß dem Ausführungsbeispiel5 der Erfindung.
    [0105] Das optische Beleuchtungssystem 55 hat eineLampe 1 als Lichtquelle und einen lampenseitigen reflektierendenSpiegel 2, der sich nahe der Lampe 1 befindet.Eine Linse 15, eine Lichtblende 201, ein Polarisationswandler 16,ein zweiter reflektierender Spiegel 33, eine reflektierendePolarisationstrennvorrichtung 17, ein Kreuzprisma 20,erste reflektierende Spiegel 43R, 43G, 43B,reflektierende Flüssigkristall-Lichtventile 103R, 103G, 103B zum Bildenvon jeweils roten, grünenund blauen Lichtbildern, eine Analysevorrichtung 18 undeine Projektionslinse 113 sind in dieser Reihenfolge vonder Lampe 1 aus entlang eines optischen Pfades des von demlampenseitigen reflektierenden Spiegel 2 reflektiertenLichts angeordnet.
    [0106] Eine Lichtblenden-Treiberschaltung 202 zum Treibender Lichtblende 201, die als eine Lichtintensitäts-Änderungsvorrichtung dient,wird durch eine Steuerschaltung 207 gesteuert. Ein Lichtsensor 203 erfasstdie Lichtintensitätund gibt Lichtinformationen zu der Steuerschaltung 207 aus.Lichtventil-Treiberschaltungen 204R, 204G, 204B zumTreiben der reflektierenden Flüssigkristall-Lichtventile 103R, 103G, 103B empfangenBildinformationen von einer Signalverarbeitungsschaltung 205,die ein zu einem Bildempfangsabschnitt 206 eingegebenesBildsignal unter der Steuerung der Steuerschaltung 207 verarbeitet.Die Signalverarbeitungsschaltung 205 und die Steuerschaltung 207 bildeneine Lichtmodulationsvorrichtung. Die Lichtblenden-Treiberschaltung 202 unddie Steuerschaltung 207 bilden eine Lichtintensitäts-Steuervorrichtung.
    [0107] Ein Brennpunkt (nicht gezeigt) deszweiten reflektierenden Spiegels 33 der ein sphärischerreflektierender Spiegel ist, existiert virtuell auf der Rückseiteder reflektierenden Flüssigkristall-Lichtventile 103R, 103G, 103B.Der zweite reflektierende Spiegel 33 hat ein Fenster, dasin dessen Mitte gebildet ist, um ein weißes, in einer Richtung polarisiertes Lichthindurchzulassen.
    [0108] Das Kreuzprisma 20 hat eindichroitisches Filter als eine Schnittstelle, an der das rote Lichtund das blaue Licht eine Drehung im rechten Winkel machen, und durchdie das grüneLicht hindurchgeht. Hinsichtlich des grünen Lichts bilden der erstereflektierende Spiegel 43G und der zweite reflektierende Spiegel 33 einenoptischen Hohlrau, um das reflektierende Flüssigkristall-Lichtventil 103 zubeleuchten. Das durch das reflektierende Flüssigkristall-Lichtventil 103 modulierteLicht geht durch das Kreuzprisma 20 hindurch, ändert dieRichtung an der reflektierenden Polarisationstrennvorrichtung 17,geht durch die Analysevorrichtung 18 hindurch und trittin die Projektionslinse 113 ein.
    [0109] Das blaue Licht und das rote Lichtwerden ebenfalls gemäß einemzu projizierenden Bild wie das grüne Licht moduliert, obgleichihre Richtungen nicht durch das Kreuzprisma 20 geändert werden. Somitwird ein vollständigesFarbbild projiziert durch Kombinieren der drei unterschiedlichenFarbbilder.
    [0110] In 12 stellendie Bezugszeichen, die identisch mit denjenigen in 7 sind, das das optische Beleuchtungssystem 53 gemäß dem Ausführungsbeispiel3 zeigt, dieselben Elemente dar.
    [0111] Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der optischeHohlraum durch eine Kombination des zweiten reflektierenden Spiegels 33 unddes ersten reflektierenden Spiegels 43R für rotesLicht, durch eine Kombination des zweiten reflektierenden Spiegels 33 und desersten reflektierenden Spiegels 43G für grünes Licht, und durch eine Kombinationdes zweiten reflektierenden Spiegels 33 und des erstenreflektierenden Spiegels 43B für blaues Licht gebildet.
    [0112] Die Arbeitsweise der Anzeigevorrichtung55 vom Projektionstyp mit der vorbeschriebenen Struktur wird nachfolgendim Einzelnen erläutert.Ein Bildsignal wie ein Fernsehsignal wird über den Signalempfangsabschnitt 206 indie Signalverarbeitungsschaltung 205 eingegeben. Die Signalverarbeitungsschaltung 205 führt eineHelligkeitskorrektur, Farbtonkorrektur usw. an dem Bildsignal durch,wandelt das korrigierte Bildsignal in ein Vollbild-Schaltsignal um,das geeignet fürdie Verwendung in dem Lichtventil für jede Farbe ist, und gibtes dann zu den Lichtventil-Treiberschaltungen 204R, 204G und 204B aus.Die Lichtventil-Treiberschaltungen 204R, 204G und 204B reibendie reflektierenden Flüssigkristall-Lichtventile 103R, 103G und 103B,die jeweils das empfangende rote, grüne und blaue Licht modulieren.
    [0113] Die Volumen des roten, grünen undblauen Lichts könnenvoneinander differieren in Abhängigkeitvon dem zu projizierenden Bild. Folglich können die Intensitäten desroten, grünenund blauen Lichts, die die roten, grünen und blauen Lichtventilebeleuchten, voneinander differieren, wenn das nicht zu werfendeLicht wieder verwendet wird. Demgemäß erfasst der innerhalb desoptischen Hohlraums angeordnete Lichtsensor 203 die Intensitäten desroten, grünenund blauen Lichts und gibt die erfassten Intensitäten anzeigendeSignale zu der Steuerschaltung 207 aus. Wenn z.B. erfasstwird, dass die Intensitätdes blauen Lichts größer alsdie der anderen Farben ist, weist die Steuerschaltung 207 dieSignalverarbeitungsschaltung 205 an, den Intensitätspegel desblauen Lichts zu reduzieren, indem sie ein Steuersignal zu der Signalverarbeitungsschaltung 205 ausgibt.Die Signalverarbeitungsschaltung 205 gibt korrigierte Signalezu den Lichtventil-Treiberschaltungen 204R, 204G und 204B aus,wodurch das Lichtventil 103B weniger Licht als die anderenLichtventile reflektiert.
    [0114] Wenn ein zu projizierendes Bild insgesamt dunkelist, wird das Volumen des innerhalb des optischen Hohlraums wiedergefangenenLichts fürjede Farbe groß.Wenn das Volumen des innerhalb des optischen Hohlraums wiedergefangenenLichts groß wirdund die Intensitätdes das Lichtventil beleuchtenden Lichts daher zunimmt, kann einSchwarzpegel eines Bildes unerwünschtansteigen, da das Lichtventil das Licht nicht vollständig blockierenkann.
    [0115] Bei Empfang eines Signal von demSensor 23, das anzeigt, dass die Intensität des Lichtsinnerhalb des optischen Hohlraums höher als ein vorbestimmter Pegelfür jededer Grundfarben ist, weist die Steuerschaltung 207 dieBlendentreiberschaltung 202 an, die Intensität des Lichtszu verringern, indem ein Steuersignal zu der Blendentreiberschaltung 202 ausgegebenwird, wodurch die Blende 201 ihren Öffnungsgrad verringert. DieBlende 201 kann eine mechanische Blende oder eine elektronischeBlende sein, die eine Flüssigkristallvorrichtungoder dergleichen verwendet.
    [0116] Die Struktur der Anzeigevorrichtungvom Projektionstyp nach der Erfindung ist nicht auf die Strukturdes Ausführungsbeispiels 5 beschränkt. Z.B. kanndie Blende 201 an einer anderen Position angeordnet sein.Es ist zulässig,die Blende 201 zwischen der Lampe 1 und der Linse 15,zwischen dem Polarisationswandler 16 und dem optischenHohlraum oder innerhalb des optischen Hohlraums anzuordnen.
    [0117] Obgleich der Sensor 203 sichbei dem Ausführungsbeispiel5 innerhalb des optischen Hohlraums befindet, ist es zulässig, denSensor 203 in der Nähevon jedem der Lichtventile 103R, 103G und 103B anzuordnen.
    [0118] Obgleich bei dem Ausführungsbeispiel5 eine Anordnung verwendet wird, bei der eine reflektierende Polarisationstrennvorrichtung 17 undein Kreuzprisma zwischen drei ersten reflektierenden Spiegeln 43R, 43G und 43B undeinem zweiten reflektierenden Spiegel 33 angeordnet sind,ist es selbstverständlich,dass eine unterschiedliche Anordnung möglich ist. Z.B. ist es möglich, dreioptische Hohlräumehinter einem Kreuzprisma anzuordnen, wobei die Polarisationstrennvorrichtungsich zwischen dem Kreuzprisma und den optischen Hohlräumen befindet.Weiterhin braucht das Lichtventil nicht notwendigerweise ein Flüssigkristallventilzu sein. Z.B. kann es eine Mikrospiegelvorrichtung sein. In diesemFall wird der Polarisationswandler 16 entfernt und diePolarisationstrennvorrichtung 17 wird durch ein Prismamit totaler innerer Reflexion ersetzt.
    [0119] Wie vorstehend erläutert ist,könnenbei der Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp nach dem Ausführungsbeispiel5 der Farbausgleich und die Tonkontinuität in einem dunklen Teil einesprojizierten Bildes in gutem Zustand gehalten werden. Weiterhin kanndie Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp nach dem Ausführungsbeispiel5 verhindern, dass der Schwarzpegel ansteigt, selbst wenn ein dunkles Bildprojiziert wird, so dass ein Bild hoher Qualität ohne Künstlichkeit erhalten werdenkann.
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] Optisches Beleuchtungssystem zum Führen einesvon einer Lichtquelle emittierten Lichts zu einem zu beleuchtendenGegenstand entlang eines optischen Pfades, welches aufweist: einenersten reflektierenden Spiegel (4, 42), der einenTeil eines Lichts reflektiert, das sich in einer Vorwärtsrichtungentlang des optischen Pfades bewegt, um sich von der Lichtquelleweg zu bewegen, und einen zweiten reflektierenden Spiegel (3, 32),der einen Teil eines Lichts reflektiert, das von dem ersten reflektierendenSpiegel reflektiert wurde und sich in einer Rückwärtsrichtung entlang des optischenPfades bewegt, um sich der Lichtquelle (1) anzunähern, wobeider erste reflektierende Spiegel eine Öffnung (14) hat, diedem anderen Teil des sich in der Vorwärtsrichtung bewegenden Lichtsermöglicht,durch diese hindurchzugehen und den zu beleuchtenden Gegenstand(5, 6, 7, 10, 17, 62, 72, 82, 102, 103, 161, 166)zu erreichen, und der zweite reflektierende Spiegel ein Fenster(13, 132, 133) hat, das dem von der Lichtquelleemittierten Licht ermöglicht,durch dieses hindurchzugehen, wodurch ein optischer Hohlraum (C1,C2) durch den ersten und den zweiten reflektierenden Spiegel gebildetist.
    [2] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, beidem die Form von reflektierenden Oberflächen des ersten und des zweitenreflektierenden Spie gels und eine Ausrichtung zwischen dem ersten unddem zweiten reflektierenden Spiegel derart sind, dass dem optischenHohlraum ermöglichtwird, ein Beleuchtungslicht darin zu beschränken, mit dem der Gegenstandbeleuchtet wird.
    [3] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 2, beidem der erste reflektierende Spiegel ein ebener Spiegel ist, derzweite reflektierende Spiegel ein sphärischer Spiegel ist, dessenreflektierende Oberflächeder reflektierenden Oberflächedes ersten reflektierenden Spiegels zugewandt ist, die Öffnung desersten reflektierenden Spiegels angenähert in der Mitte des erstenreflektierenden Spiegels ausgebildet ist und das Fenster des zweitenreflektierenden Spiegels angenähertin der Mitte des zweiten reflektierenden Spiegels ausgebildet ist.
    [4] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, beidem ein Brennpunkt (P1) des zweiten reflektierenden Spiegels sichhinter einer Lichteintrittsflächedes zu beleuchtenden Gegenstands von dem zweiten reflektierendenSpiegel aus betrachtet befindet.
    [5] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, weiterhinaufweisend eine Lichtquelle (1) zum Emittieren eines divergentenLichts und eine Lichtsammelvorrichtung (2, 15)zum Sammeln des divergenten Lichts durch das Fenster in dem optischen Hohlraum.
    [6] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, beidem der zu beleuchtende Gegenstand eine reflektierende optischeVorrichtung (5, 6, 7, 10, 17, 62, 72, 82, 102, 103, 161, 166)enthält.
    [7] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, beidem der zu beleuchtende Gegenstand (5) ermöglicht,dass sich ein Licht in der Rückwärtsrichtungentlang des optischen Pfades innerhalb des Gegenstands bewegt undin dem optischen Hohlraum (C1) von einer Lichteintrittsfläche (5a)von diesem eintritt.
    [8] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, weiterhinaufweisend eine in dem optischen Pfad angeordnete Phasenplatte (6, 62, 162).
    [9] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, weiterhinaufweisend eine Viertelwellenplatte (62) und eine reflektierendePolarisationstrennvorrichtung (72), die innerhalb des optischenHohlraums (C1) im rechten Winkel zu der Achse des optischen Pfadesangeordnet ist.
    [10] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, beidem ein reflektierendes Polarisationstrennglied (17) innerhalbdes optischen Hohlraums (C2) unter einem Winkel zu der Achse desoptischen Pfades angeordnet ist.
    [11] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 10, beidem eine dichroitische Filteranordnung (20) innerhalb desoptischen Hohlraums unter einem Winkel zu der Achse des optischenPfades angeordnet ist.
    [12] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, weiterhinaufweisend eine Erzeugungsvorrichtung für in einer Richtung polarisiertesLicht (16, 160), die das von der Lichtquelle emittierteLicht empfängtund in einer Richtung polarisiertes Licht erzeugt, das durch dasFenster in den optischen Hohlraum einzugeben ist.
    [13] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 12, beidem die Erzeugungsvorrichtung fürin einer Richtung polarisiertes Licht (16) enthält: eine reflektierendePolarisationstrennvorrichtung (161) zum Trenn des von derLichtquelle emittierten Lichts in ein erstes polarisiertes Lichtmit einer ersten Polarisationsrichtung und ein zweites polarisiertesLicht mit einer zweiten Polarisationsrichtung senkrecht zu der erstenPolarisationsrichtung, eine Polarisationsrichtungs-Schiebevorrichtung (162)zum Verschieben der Polarisationsrichtung des zweiten polarisiertenLichts um 90 Grad, um ein drittes polarisiertes Licht mit der erstenPolarisationsrichtung zu erzeugen, und eine Kondensorvorrichtung(164, 165) zum Leiten des ersten und des drittenpolarisierten Lichts zu dem optischen Hohlraum (C2).
    [14] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 13, beidem die Erzeugungsvorrichtung fürin einer Richtung polarisiertes Licht (160) enthält: einereflektierende Polarisationstrennvorrichtung (166) zumTrennen des von der Lichtquelle emittierten Lichts in ein erstespolarisiertes Licht mit einer ersten Polarisationsrichtung und einzweites polarisiertes Licht mit einer zweiten Polarisationsrichtung senkrechtzu der ersten Polarisationsrichtung, einen Spiegel (167, 168)der bewirkt, dass das erste polarisierte Licht und das zweite polarisierteLicht angenäherteine Drehung im rechten Winkel machen, um ein drittes polarisiertesLicht und ein viertes polarisiertes Licht zu erzeugen, von denensich jedes in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung der Bewegungdes ersten polarisierten Lichts und einer Richtung der Bewegungdes zweiten polarisierten Lichts bewegt, und eine Kondensorvorrichtung(169), die das dritte und das vierte polarisierte Lichtzu dem optischen Hohlraum leitet.
    [15] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 13, beidem der zu beleuchtende Gegenstand ein Lichtventil (102)ist, dessen Lichteintrittsfläche rechteckigist, wobei die Lichteintrittsflächemit dem ersten und dem dritten polarisierten Licht bestrahlt wirdund die Mitten des ersten und des dritten polarisierten Lichts ineiner Richtung parallel zu den Längsseitender Lichteintrittsflächegegeneinander versetzt sind.
    [16] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 14, beidem der zu beleuchtende Gegenstand ein Lichtventil (102)ist, dessen Lichteintrittsfläche rechteckigist, wobei die Lichteintrittsflächemit dem dritten und vierten polarisierten Licht bestrahlt wird, derenMitten in einer Richtung parallel zu den Längsseiten der Lichteintrittsfläche gegeneinanderversetzt sind.
    [17] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, beidem der zu beleuchtende Gegenstand ein Lichtventil (103)ist und das optische Beleuchtungssystem weiterhin einen Lichtsensor(203) zum Erfassen der Intensität eines Lichts in dem optischen Pfadoder dem optischen Hohlraum und eine Steuervorrichtung (207)zum Steuern des Grads der Lichtmodulation in der Polarisationsrichtungin dem Lichtventil gemäß der durchden Lichtsensor erfassten Intensität aufweist.
    [18] Optisches Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, weiterhinaufweisend einen Lichtsensor (203) zum Erfassen der Intensität einesLichts in dem optischen Pfad oder dem optischen Hohlraum, eine Lichtblende(201) mit einer variablen Öffnung, durch die das von derLichtquelle emittierte Licht hindurchgeht, und eine Lichtintensitäts-Steuervorrichtung (202),die die Öffnungder Lichtblende gemäß der von demLichtsensor erfassten Intensitätsteuert.
    [19] Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp mit einemoptischen Beleuchtungssystem zum Führen eines von einer Lichtquelleemittierten Lichts zu einem zu beleuchtenden Gegenstand entlangeines optischen Pfades und einer Projektionslinse zum Projiziereneines von dem Gegenstand austretenden Lichts auf einen Schirm, wobeider Gegenstand eine Lichtmodulationsfunktion hat, welches optischeBeleuchtungssystem eines der in den Ansprüchen 1 bis 18 beschriebenenoptischen Beleuchtungssysteme ist.
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    JP4086664B2|2008-05-14|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-07-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2012-07-11| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2013-05-29| R020| Patent grant now final|Effective date: 20130223 |
    2014-08-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2014-10-23| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20140801 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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