DE10152800A1

DE10152800A1 - Beleuchtungsvorrichtung und diese verwendende Projektionsanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE10152800A1
Application number: DE10152800A
Authority: DE
Inventors: Chikara Yamamoto
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung (10) umfasst eine Lichtquellengruppe (11), ein Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem (12) und einen Integratorabschnitt (13). Die Lichtquellengruppe (11) umfasst eine Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten (3A, 3B), die durch Reflektoren (1A, 1B) aufgebaut sind, jeweils aus einem Parabolspiegel hergestellt, sowie Leuchtkörper (2A, 2B), die auf ihren Brennpunkten angeordnet sind. Das Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem (12) umfasst erste Linsengruppen (4A, 4B) zum Bewirken, dass Lichtströme von den Lichtquellenabschnitten (3A, 3B) Brennpunkte (f¶A¶, f¶B¶) bilden; und zweite Linsengruppen (5A, 5B), die an ihrer stromabwärtigen Seite angeordnet sind, um die Lichtströme als im Wesentlichen parallele Lichtströme zu einem zweiten Fliegenauge (7) hin zu emittieren. Die optische Achse (X) der gesamten Beleuchtungsvorrichtung (10), die optischen Achsen (S¶A¶, S¶B¶) der Lichtquellenabschnitte (3A, 3B) und die optischen Achsen (F¶A¶, F¶B¶) der ersten Linsengruppe (4A, 4B) sind im Wesentlichen zueinander parallel, während sie dem Booleschen Ausdruck Saxis > Faxis genügen, wobei Saxis der Abstand zwischen der optischen Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse des Lichtquellenabschnitts (3A, 3B) ist und Faxis der Abstand zwischen der optischen Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse der ersten Lisengruppe (4A, 4B) ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung sowie eine Projektionsanzeigevorrichtung, die das von der Beleuchtungsvorrichtung abgegebene Licht gemäß vorbestimmter Bildinformation mittels eines Lichtventils moduliert und das so modulierte Licht auf einen Schirm projiziert; und insbesondere eine Konfiguration einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten aufweist.

Beschreibung vom Stand der Technik

Herkömmlich sind Verfahren, die ein Linsenfeld oder eine Linsenrasterplatte verwenden, als integrierte Beleuchtungsvorrichtung bekannt, die in Projektionsanzeigevorrichtungen verwendet wird. Auch wenn eine Lichtquelle mit ungleichmäßigen Lichtverteilungseigenschaften, wie etwa eine Metallhalogenidlampe, eine Xenonlampe oder eine Halogenlampe verwendet wird, können diese Verfahren eine Beleuchtungsvorrichtung ergeben, die die ungleichmäßige Beleuchtung an dem Lichtventil aufgrund der Lichtverteilungseigenschaften der Lichtquelle aufheben kann.

Eine solche Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine erste Integratorplatte (allgemein als zweites Fliegenauge oder dgl. bekannt) sowie eine zweite Integratorplatte (allgemein als erstes Fliegenauge oder dgl. bekannt), die nacheinander in dieser Reihenfolge stromab eines einen Reflektor verwendenden Lichtquellenabschnitts angeordnet sind. Die erste Integratorplatte ist durch eine Mehrzahl zweidimensional angeordneter Linsenelemente gebildet, von denen jedes eine der Flüssigkristallanzeigeplatine ähnliche Form hat. Ein vom Lichtquellenabschnitt emittierter Lichtstrom mit stark ungleichmäßiger Helligkeit wird durch die erste Integratorplatte in Teillichtströme unterteilt, deren Anzahl mit der Anzahl der Linsenelemente der ersten Integratorplatte identisch ist. Die Ungleichmäßigkeit in der Helligkeit der Teillichtströme ist kleiner als die des ungeteilten Lichtstroms. Die Teillichtströme bilden jeweils sekundäre Lichtquellen an der Oberfläche der zweiten Integratorplatte (die mit der Pupillenfläche einer Projektionslinse konjugiert wird), die zum Beleuchtungsbereich über die zweite Integratorplatte und eine Feldlinse emittiert werden, so dass sie einander überlagert werden, wodurch sich eine Beleuchtung mit einer weniger ungleichmäßigen Helligkeit realisieren lässt.

Es ist eine Projektionsanzeigevorrichtung, die zwei der oben erwähnten Integratorplatten verwendet, bekannt, die eine Mehrzahl von Lichtquellen aufweist, die um die optische Achse herum symmetrisch angeordnet sind, um die Beleuchtungslichtmenge etc. sicherzustellen (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-265887).

Im Falle einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer einzigen Lichtquelle kann die ungleichmäßige Beleuchtung durch die Lichtverteilungscharakteristiken der Lichtquelle durch die oben erwähnte Integratorbauart wirkungsvoll beseitigt werden. In einer Beleuchtungsvorrichtung, in der eine Mehrzahl von Lichtquellen symmetrisch um die optische Achse herum angeordnet ist, tritt jedoch, wegen der Lichtverteilungscharakteristiken der Lichtquellen, eine neue Intensitätsverteilung auf. Weil nämlich einzelne Lichtquellen, die jeweils voneinander unterschiedliche Intensitätsverteilungen besitzen, um die optische Achse herum symmetrisch angeordnet sind, tritt ein Teil mit hoher Intensität an einer Stelle, die der optischen Achse nicht nahe sondern von der optischen Achse um einen bestimmten Abstand getrennt ist, an der Pupillenoberfläche der Projektionslinse auf, die mit der Oberfläche der zweiten Integratorplatte konjugiert wird. Jedoch ist die Abbildungsleistung der Projektionslinse in der Nähe der optischen Achse höher und wird mit zunehmendem Abstand davon geringer. Wenn ein Teil mit höherer Intensität, d. h. ein die Abbildungsleistung bestimmender Teil, wie oben erwähnt, an einer Stelle vorhanden ist, die von der optischen Achse der Pupillenfläche von einem vorbestimmten Abstand getrennt ist, wird es schwieriger, die der Projektionslinse eigene Abbildungsleistung vollständig auszunutzen.

Der Anmelder hat bereits die Projektionsanzeigevorrichtung vorgeschlagen, die in der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. 11-44920 offenbart ist, als eine solche, die das oben erwähnte Problem aufgrund einer Mehrzahl von Lichtquellen löst. Diese Projektionsanzeigevorrichtung ist so konfiguriert, dass die Lichtströme von jedem Lichtquellenabschnitt in einen Integratorabschnitt verschoben werden, um sich der optischen Achse des Integratorabschnitts anzunähern, während die Änderungsrate im Abstand von der Lichtstrommitte zur optischen Achse die Änderungsrate im Durchmesser des Lichtstroms oder größer wird. Infolgedessen wird in der Pupillenfläche der Projektionslinse der Lichtfleck, der durch den Lichtstrom von jedem Lichtquellenabschnitt erzeugt wird, an einer Stelle in der Nähe der optischen Achse ausgebildet, wodurch die Abbildungsleistung der Projektionslinse günstig gemacht werden kann.

In diesem herkömmlichen Beispiel wird der Lichtstrom von jedem Lichtquellenabschnitt wie oben erwähnt in dem Integratorabschnitt verschoben. Insbesondere sind zwei keilartige Prismen in dem Integratorabschnitt angeordnet, oder jede der Linsen, die das Fliegenauge darstellt, ist selbst zu einem keilartigen Prisma geformt, wodurch die oben erwähnten Effekte erhalten werden können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf diese Umstände ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einer Konfiguration, die im Vergleich zu herkömmlichen bei geringeren Kosten leichter zusammenzubauen ist, eine Beleuchtungsvorrichtung anzugeben, die bewirken kann, dass die Projektionslinse die ihr eigene Abbildungsleistung vollständig erreicht, indem der Teil mit höherer Lichtintensität entsprechend jeder Lichtquelle näher an der optischen Achse der Beleuchtungsvorrichtung an der Oberfläche der zweiten Integratorplatte angeordnet wird, die mit der Pupillenfläche der Projektionslinse konjugiert, wenn eine Mehrzahl von Lichtquellen symmetrisch um die optische Achse herum angeordnet ist, während das Beleuchtungslicht durch den Integratortyp homogenisiert wird.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Projektionsanzeigevorrichtung anzugeben, die die oben erwähnte Beleuchtungsvorrichtung aufweist.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Beleuchtungsvorrichtung vor, umfassend: eine Lichtquellengruppe, in der eine Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten angeordnet ist, die jeweils aus einem Leuchtkörper und einem eine parabolische Oberfläche aufweisenden Reflektor aufgebaut sind, um einen Lichtstrom von dem Leuchtkörper zu einer Vorderseite einer optischen Achse zu emittieren; einen Integratorabschnitt, der aus zumindest zwei Integratorplatten aufgebaut ist, um in einem zur optischen Achse orthogonalen Querschnitt eine von der Lichtquellengruppe emittierte Lichtmenge zu homogenisieren, wobei der Integratorabschnitt in Richtung der optischen Achse angeordnet ist; und ein Parallellichtstrom- Annäherungs-Optiksystem, das eine Mehrzahl von ersten Linsengruppen aufweist, die im Wesentlichen einzeln der Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten in der Lichtquellengruppe entsprechen und die Funktion haben, zu bewirken, dass jeder der Lichtströme von der Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten einmal einen Brennpunkt bildet; und zumindest eine zweite Linsengruppe, die stromab des Brennpunkts angeordnet ist, um die Lichtströme von der Lichtquellengruppe als im Wesentlichen paralleler Lichtstrom zu dem Integratorabschnitt zu emittieren; wobei die optische Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und optische Achsen des Lichtquellenabschnitts und der ersten Linsengruppe, die ein Paar bilden, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und dem folgenden Boole'schen Ausdruck (1) genügen:

Saxis > Faxis (1)

wobei
Saxis der Abstand zwischen der optischen Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse des Lichtquellenabschnitts ist; und
Faxis der Abstand zwischen der optischen Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse der ersten Linsengruppe ist.

Bevorzugt ist zumindest ein Spiegelelement vorgesehen, das nahe zumindest einem der durch die Mehrzahl erster Linsengruppen erzeugten Mehrzahl von Brennpunkten eine reflektierende Oberfläche aufweist, um einen Lichtstrom zu der zweiten Linsengruppe hin zu reflektieren.

Bevorzugt weist die Lichtquellengruppe zwei Lichtquellenabschnitte auf, während das Spiegelelement, das nahe zwei durch die ersten Linsengruppen erzeugten Brennpunkten reflektierende Oberflächen aufweist, einzeln entsprechend den Lichtquellenabschnitten vorgesehen ist.

Bevorzugt ist jede der zumindest einen ersten Linsengruppe und zumindest einen zweiten Linsengruppe aus einer Einzellinse mit im Wesentlichen der gleichen Form aufgebaut. Bevorzugt ist zumindest eine der ersten und zweiten Linsengruppen aus einer einzelnen asphärischen Linse hergestellt.

Bevorzugt ist zumindest eine zweite Linsengruppe integral mit der Integratorplatte an der Lichtquellengruppenseite in dem Integratorabschnitt an dessen Oberflächen der Lichtquellengruppenseite ausgebildet.

Die vorliegende Erfindung gibt eine Projektionsanzeigevorrichtung an, die die oben erwähnte Beleuchtungsvorrichtung aufweist, ein Lichtventil zum Modulieren von Ausgabelicht vom Integratorabschnitt gemäß vorbestimmter Bildinformation sowie eine Projektionslinse, um ein optisches Bild, das durch vom Lichtventil moduliertes Licht gebildet ist, auf einen Schirm zu projizieren.

Hier bezieht sich der oben erwähnte Begriff "die optische Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und die optischen Achsen des Lichtquellenabschnitts und der ersten Linsengruppe, die ein Paar bilden, sind im Wesentlichen zueinander parallel" auf den Fall, wo die optische Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung, die optische Achse des Lichtquellenabschnitts und die optische Achse der ersten Linsengruppe entsprechend dem Lichtquellenabschnitt im Wesentlichen parallel zueinander sind, in einem Zustand, in dem angenommen wird, dass die Positionen des Lichtquellenabschnitts und der ihm entsprechenden ersten Linsengruppe dort angeordnet sind, wo der Lichtstrom von dem Lichtquellenabschnitt durch die erste Linsengruppe geradeaus läuft, so dass er auf die zweite Linsengruppe und den Integratorabschnitt bei entferntem Spiegelelement fällt, wenn der Lichtstrom von dem Lichtquellenabschnitt durch Einsetzen des Spiegelelements zu der zweiten Linsengruppe hin abgelenkt wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die den Hauptteil der Beleuchtungsvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die die Projektionsanzeigevorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die den Hauptteil der Beleuchtungsvorrichtung nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4A ist eine schematische Ansicht, die den Hauptteil der Beleuchtungsvorrichtung nach Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4B ist eine schematische Ansicht des in Fig. 4A gezeigten Teils, gesehen seitens des zweiten Fliegenauges her;

Fig. 5A ist eine Ansicht, die eine Integrallinse entsprechend der Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 3, 4A und 4B zeigt; und

Fig. 5B ist eine Ansicht, die eine Integrallinse entsprechend der Beleuchtungsvorrichtung von Fig. 1 zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Im Folgenden werden Ausführungen der vorliegenden Erfindungen in Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 2 ist eine Ansicht, die die Konfiguration der Projektionsanzeigevorrichtung zeigt, die die Beleuchtungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung aufweist. Diese Projektionsanzeigevorrichtung umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 10 nach der vorliegenden Erfindung sowie einen Projektorabschnitt 20, der bewirkt, dass von der Beleuchtungsvorrichtung 10 ein Lichtstrom emittiert wird und in gleichförmiges Licht umgewandelt wird, um Bildinformation mitzunehmen und sie auf einen Schirm zu projizieren. Fig. 1 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in Fig. 2 gezeigten Beleuchtungsvorrichtung 10. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 wird nun anhand der Fig. 1 und 2 erläutert. In der Beleuchtungsvorrichtung 10 wird ein von seiner Lichtquellengruppe 11 abgegebener paralleler Lichtstrom durch ein Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 verschoben, um sich der optischen Achse eines Integratorabschnitts 13 anzunähern, d. h. der optischen Achse X der gesamten Beleuchtungsvorrichtung, und wird dann in dem Integratorabschnitt 13 gemischt, um die Lichtmengenverteilung zu homogenisieren.
Hier umfasst die Lichtquellengruppe 11 eine Mehrzahl von (in dieser Ausführung zwei) Lichtquellenabschnitten 3A, 3B, die Leuchtkörper 2A, 2B aufweisen, die jeweils aus einer Entladungsröhre, wie etwa einer Xenonlampe oder einer Metallhalidlampe, gebildet sind, sowie Reflektoren 1A, 1B, die jeweils aus einem Parabolspiegel gebildet sind, die um die optische Achse X der Beleuchtungsvorrichtung 10 herum symmetrisch angeordnet sind. Die Lichtemissionsquelle der Leuchtkörper 2A, 2B ist am Brennpunkt des Reflektors 1A, 1B angeordnet, der aus einem Parabolspiegel gebildet ist. Infolgedessen wird ein Teil des Lichtstroms, der von den Leuchtkörpern 2A, 2B zur Rückseite und zur Außenseite der optischen Achse des Reflektors 1A, 1B emittiert wird, d. h. der optischen Achse S_A, S_B des Lichtquellenabschnitts 3A, 3B, als ein zur optischen Achse S_A, S_B im Wesentlichen paralleler Lichtstrom teilweise reflektiert.
Das Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 enthält eine Mehrzahl erster Linsengruppen 4A (oder 4B, im Folgenden ähnlich in Klammern gesetzt), die einzeln den Lichtquellenabschnitten 3A (3B) entsprechen und die Funktion haben, zu bewirken, dass der Lichtstrom von jedem Lichtquellenabschnitt 3A (3B) einmal einen Brennpunkt (Sekundärlichtquellenbild) bildet; sowie eine sekundäre Linsengruppe 5A (5B), die stromab jedes Brennpunkts angeordnet ist, um den Lichtstrom von dem Lichtquellenabschnitt 3A (3B) als im Wesentlichen paralleler Lichtstrom zu dem Integratorabschnitt 13 hin zu emittieren. In Fig. 1 sind die zweiten Linsengruppen 5A und 5B so angeordnet, dass sie jweils zu den ersten Linsengruppen 4A und 4B weisen. Die Brennpunkte f_A, f_B, die durch die zweiten Linsengruppen 5A, 5B und die ersten Linsengruppen 4A, 4B gebildet sind, sind nämlich auf den optischen Achsen F_A, F_B der jeweiligen ersten Linsengruppen 4A, 4B angeordnet.
In dieser Ausführung ist jede der ersten Linsengruppen 4A, 4B und zweiten Linsengruppen 5A, 5B aus einer Einzellinse gebildet, die einen positiven Brechwert hat, während alle diese Linsen aus asphärischen Linsen gebildet sind, die im Wesentlichen die gleiche Form haben. Die Form jeder asphärischen Oberfläche ist durch den folgenden asphärischen Oberflächenausdruck definiert. In Fig. 1 ist die asphärische Oberfläche jeder der ersten Linsen 4A, 4B zu der Lichtquellengruppe 11 hin ausgerichtet, während die asphärische Oberfläche jeder der zweiten Linsen 5A, 5B zu dem Integratorabschnitt 13 hin ausgerichtet ist.

wobei
Z die Länge der Orthogonalen zu einer Tangential-Ebene (zur optischen Achse orthogonalen Ebene) eines Scheitels der asphärischen Oberfläche von einem Punkt auf der asphärischen Oberfläche mit einer Höhe Y von der optischen Achse ist;
R der paraxiale Krümmungsradius der asphärischen Oberfläche ist;
Y die Höhe von der optischen Achse ist;
K die Exzentrizität ist; und
A, B, C und D die asphärischen Oberflächenkoeffizienten vierter, sechster, achter und zehnter Ordnung sind.
Der Integratorabschnitt 13 besitzt zwei Integratorplatten und eine Feldlinse 26, die in Richtung der optischen Achse X angeordnet sind. Der Lichtstrom von dem Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 wird durch ein zweites Fliegenauge 7 in Teillichtströme aufgeteilt, deren Anzahl mit der Anzahl der Linsenelemente in dem zweiten Fliegenauge 7 identisch ist, wodurch tertiäre Lichtquellenbilder der Leuchtkörper 2A, 2B auf den einzelnen Linsenelementen gebildet werden, die ein zweites Fliegenauge 8 darstellen. Diese Teillichtströme werden auf eine Flüssigkristallplatine 23, die später erläutert wird, durch das erste Fliegenauge 28 und die Feldlinse 26 überlagert, wodurch die Lichtmenge innerhalb eines zur optischen Achse X orthogonalen Querschnitts der Beleuchtungsvorrichtung homogenisiert wird.
Hier sind die Lichtquellengruppe 11, das Parallellichtstrom-Annäherungs- Optiksystem 12 und der Integratorabschnitt 13 derart konfiguriert, dass z. B. der Lichtquellenabschnitt 3A der folgenden Bedingung genügt. Die optische Achse 5A des Lichtquellenabschnitts 3A, die optische Achse F_A der ersten Linsengruppe 4A, die mit dem Lichtquellenabschnitt 3A ein Paar bildet, und die optische Achse des Integratorabschnitts 13, d. h. die optische Achse X der Beleuchtungsvorrichtung 10, sind nämlich im Wesentlichen parallel zueinander und genügen dem folgenden Boole'schen Ausdruck (1'):

S_Aaxis > F_Aaxis (1')

wobei
S_Aaxis der Abstand zwischen der optischen Achse X der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse S_A des Lichtquellenabschnitts 3A ist; und
F_Aaxis der Abstand zwischen der optischen Achse X der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse F_A der ersten Linsengruppe 4A ist.
Wenn die oben erwähnten Bedingungen erfüllt sind, wirkt die Struktur, die aus der ersten Linsengruppe 4A, durch die der parallele Lichtstrom von dem Lichtquellenabschnitt 3A einmal einen Brennpunkt bildet, und der zweiten Linsengruppe 5A, die stromab des Brennpunkts angeordnet ist, um den Lichtstrom erneut als im Wesentlichen paralleler Lichtstrom zu dem Integratorabschnitt 13 zu emittieren, gebildet ist, gemäß dieser Ausführung so, dass sich das Ausgangslicht von dem Lichtquellenabschnitt 3A der optischen Achse X in dem Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 annähert. Auch genügt der Lichtstrom von dem Lichtquellenabschnitt 3B dem Boole'schen Ausdruck S_Aaxis > F_Aaxis als dem Boole'schen Ausdruck (1') in Bezug auf B, sowie der Parallelitätsbedingung zwischen den einzelnen optischen Achsen, wodurch er sich der optischen Achse X annähern kann, wie in Fig. 1 gezeigt.
Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass bei diesem Vorgang der parallele Lichtstrom von dem Lichtquellenabschnitt 3A durch das Parallellichtstrom- Annäherungs-Optiksystem 12 so übertragen wird, dass er sich der optischen Achse X der Beleuchtungsvorrichtung annähert, ohne den Durchmesser des parallelen Lichtstroms zu ändern. Dieser Vorgang ist ähnlich jenem, der in dem Integratorabschnitt in dem oben erwähnten, vom Anmelder vorgeschlagenen herkömmlichen Beispiel ausgeführt wird, wodurch sich ähnliche Effekte erhalten lassen.
Ein Teil mit höherer Intensität wird nämlich auf dem ersten Fliegenauge 8 an einer Stelle vorhanden sein, die von der optischen Achse X getrennt ist, und zwar wegen der Lichtverteilungscharakteristiken der Lichtquelle, wenn der sich dem optischen System 12 annähernde parallele Lichtstrom nicht vorgesehen ist, wenn eine Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten 3A, 3B um die optische Achse herum zueinander symmetrisch angeordnet sind, um die Beleuchtungsvorrichtung 10 darzustellen. Bei Verwendung als Projektionsanzeigevorrichtung ist jedoch die Abbildungsleistung der stromabwärtigen Projektionslinse 25 in der Nähe der optischen Achse höher und nimmt hiervon in alle Richtungen allmählich ab. Um daher die Abbildungsleistung der Projektionslinse 25 wirkungsvoll zu nutzen, ist es erwünscht, dass ein Teil mit höherer Intensität an einer Stelle der optischen Achse X auf der Pupillenoberfläche vorhanden ist.
In dieser Ausführung werden im Wesentlichen parallele Lichtströme von einer Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten 3A, 3B sozusagen durch das Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 in ihren jeweiligen Richtungen, die sich der optischen Achse X annähern, übertragen, so dass sich der Teil mit höherer Intensität zu Positionen nahe der optischen Achse X auf der Oberfläche des ersten Fliegenauges 8 verschiebt (mit der Pupillenoberfläche der Projektionslinse 25 konjugiert). Da der Teil mit stärkerer Intensität in der Nähe der optischen Achse auf der Pupillenfläche der Projektionslinse 25 als solcher gesammelt wird, kann die Abbildungsleistung der Projektionslinse 25 günstig gemacht werden.
Diese Effekte sind im Wesentlichen die gleichen wie jene, die mit der Projektionsanzeigevorrichtung erhalten werden, die in der oben erwähnten japanischen ungeprüften Patentschrift Nr. 11-44920 offenbart ist. Jedoch erzielt dieses herkömmliche Beispiel seine Effekte unter Verwendung keilartiger Prismen. Bei dieser Ausführung können ähnliche Effekte durch das Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 erreicht werden, das zumindest zwei Linsen in Bezug auf einen Lichtquellenabschnitt aufweist, wodurch die Herstellungskosten der Elemente, im Vergleich zu keilartigen Prismen, stark gesenkt werden können. Ferner sind die Linsenelemente, im Vergleich zu Prismenelementen, im Hinblick auf die Präzision bei dem Zusammenbau der Vorrichtung leichter zu justieren, wodurch die Produktivität verbessert werden kann und die Kosten gesenkt werden können.
Ferner ist es in der vorliegenden Erfindung erwünscht, dass jede der zumindest einen ersten Linsengruppe und der zumindest einen zweiten Linsengruppe aus einer Einzellinse mit im Wesentlichen der gleichen Form aufgebaut ist. Beispielsweise können, wie oben erwähnt, alle der Linsen 4A, 4B, 5A, 5B, die das Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 darstellen, Linsen sein, die im Wesentlichen die gleiche Form haben. Die Verwendung der Linsen mit im Wesentlichen der gleichen Form ist dahingehend vorteilhaft, die Herstellungskosten der Elemente zu senken. Während die Verwendung von Linsen mit der gleichen Form für alle diese Linsen ungeeignet sind, wenn die Leistungen wichtiger sind, können Linsen mit der gleichen Form ausreichend zufriedenstellende Leistungen ergeben, wenn sie im Ausgleich mit den Kosten betrachtet werden. Wenn die Linsen 4A, 4B, 5A, 5B mit asphärischen Oberflächen versehen sind, werden die Aberrationskorrekturen günstig, wodurch die Beleuchtungseffizienz verbessert werden kann.
Eine Projektionsanzeigevorrichtung mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung 10 wird nun anhand von Fig. 2 erläutert. Wie oben erwähnt, fallen die Lichtströme, in denen die Lichtmenge homogenisiert wird und sich der Teil mit höherer Intensität in der Nähe der optischen Achse der Beleuchtungsvorrichtung 10 sammelt, auf den Projektorabschnitt 20. Der Projektorabschnitt 20 umfasst einen B/GR trennenden dichroitischen Spiegel 21 zum Auftrennen des durch den Integratorabschnitt 14 homogenisierten Lichtstroms in eine B-Komponente LB und GR-Komponenten LG, LR; einen G/R trennenden dichroitischen Spiegel 22 zum Trennen der GR- Komponenten LG, LR, die vom B/GR trennenden dichroitischen Spiegel 21 abgegeben werden, in eine G-Komponente LG und eine R-Komponente LR; eine Flüssigkristallplatine 23B zum Anzeigen eines Bilds für die B- Komponente; eine Flüssigkristallplatine 23G zum Anzeigen eines Bilds für die G-Komponente; eine Flüssigkristallplatine 23R zum Anzeigen eines Bilds für die R-Komponente; ein Dreifarben-Kombinationsprisma 24 zum Kombinieren der Lichtstromkomponenten LB, LG, LR, welche Bildinformation tragen, nachdem sie durch die jeweiligen Flüssigkristallplatinen 23B, 23B, 23R hindurchgetreten sind; sowie eine Projektionslinse 25, um ein Bild der Lichtströme, die durch das Dreifarben-Kombinationsprisma 24 zusammengesetzt sind, auf einen Schirm zu werfen.
Der Projektorabschnitt 20 umfasst ferner einen Totalreflexionsspiegel 27, durch den die B-Komponente LB, die vom B/GR trennenden dichroitischen Spiegel 21 abgegeben wird, zu der Flüssigkristallplatine 23B hin reflektiert wird; eine Feldlinse 28B, durch die die B-Komponente LB, die vom total reflektierenden Spiegel 27 reflektiert wird, in paralleles Licht umgewandelt wird; eine Feldlinse 28G, durch die die G-Komponente LG, die vom G/R trennenden dichroitischen Spiegel 22 abgegeben wird, in paralleles Licht umgewandelt wird; total reflektierende Spiegel 29, 30, durch die die R- Komponente LR, die vom G/R trennenden dichroitischen Spiegel 22 abgegeben wird, zu der Flüssigkristallplatine 23R hin reflektiert wird; sowie eine Feldlinse 28R, durch die die R-Komponente LR, die vom G/R trennenden dichroitischen Spiegel 22 abgegeben wird, in paralleles Licht umgewandelt wird.
Obwohl nur die R-Komponente LR eine andere optische Weglänge zum Dreifarben-Kombinationsprisma 24 im Projektorabschnitt 20 hat, ist eine Feldlinse 31 zwischen dem G/R trennenden dichroitischen Spiegel 22 und dem total reflektierenden Spiegel 29 angeordnet, und eine Übertragungslinse 32 ist zwischen den total reflektierenden Spiegeln 29 und 30 angeordnet, so dass die Feldlinse 31 und die Übertragungslinse 32 das Bild der R- Komponente LR korrigieren, so dass es scheinbar identisch ist mit jenem der B-Komponente LB und der G-Komponente LG. Das Dreifarben-Kombinationsprisma 24 ist ein Kreuzprisma mit einer dichroitischen Oberfläche 24B zum Reflektieren der B-Komponente LB und einer dichroitischen Oberfläche 24R zum Reflektieren der R-Komponente LR.
Wie oben erwähnt, ist die Beleuchtungsvorrichtung 10 in der Projektionsanzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert, dass eine Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten 3A, 3B symmetrisch um die optische Achse herum angeordnet ist, während sich ein Teil mit höherer Intensität an einer Stelle sammelt, die der optischen Achse X des im Wesentlichen parallelen Lichtstroms, der auf das zweite Fliegenauge 7 fällt, näher ist. Daher sammelt sich an der Pupillenoberfläche der Projektionslinse 25 in der Projektionsanzeigevorrichtung, die mit der Oberfläche des ersten Fliegenauges 8 konjugiert wird, jener Teil mit höherer Intensität in der Nähe der optischen Achse, wodurch sich eine helle Projektionsanzeigevorrichtung erhalten lässt, in der die Projektionslinse 25 eine günstige Abbildungsleistung hat.

Beispiele

Die oben erwähnte Beleuchtungsvorrichtung 10 ist derart konfiguriert, dass in dem Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 der Lichtstrom von dem Lichtquellenabschnitt 3A, 3B dazu gebracht wird, durch die erste Linsengruppe 4A, 4B einmal einen Brennpunkt zu bilden, und wird durch die zweite Linsengruppe 5A, 5B so verschoben, dass er sich der optischen Achse X als im Wesentlichen paralleler Lichtstrom annähert und dann zu dem Integratorabschnitt 13 emittiert wird. Im Folgenden werden zwei Beispiele einer Beleuchtungsvorrichtung gezeigt, die diese Effekte zeigt. Diese Beleuchtungsvorrichtungen können auch als die Beleuchtungsvorrichtung für die Projektionsanzeigevorrichtung verwendet werden, wie mit der Beleuchtungsvorrichtung, die als die Ausführung erläutert ist. In der folgenden Erläuterung kann Fig. 2 im Hinblick auf die Konfiguration der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der Projektionsanzeigevorrichtung verwendet werden. Auch werden in den folgenden Beispielen Elemente, deren Namen und Funktionen jenen ähnlich sind, die in der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der oben erwähnten Ausführung erläutert sind, mit Zahlen bezeichnet, die mit jenen der Ausführung identisch sind, ohne deren detaillierte Erläuterung zu wiederholen.

Beispiel 1

Die Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel 1 ist derart konfiguriert, dass ein Spiegelelement 6 zum Reflektieren von Lichtströmen zu der zweiten Linsengruppe 5 hin stromab der ersten Linsengruppen 4A, 4B angeordnet ist. In diesem Beispiel werden nämlich die Lichtströme von den Lichtquellenabschnitten 3A, 3B zu der zweiten Linsengruppe 5 hin durch das Spiegelelement 6 reflektiert, das Reflexionsflächen 6A, 6B nahe den Brennpunkten f_A, f_B haben, die durch die ersten Linsengruppen 4A, 4B gebildet sind. Die zweite Linsengruppe 5 ist derart konfiguriert, dass die beiden Lichtströme von den ersten Linsengruppen 4A, 4B auf die einzelne zweite Linsengruppe 5 fallen gelassen werden, anders als in der oben erwähnten Beleuchtungsvorrichtung, in der die ersten Linsengruppen 4A, 4B und die zweiten Linsengruppen 5A, 5B einander gegenüberliegen.
In diesem Beispiel ist jede der ersten Linsengruppen 4A, 4B und zweiten Linsengruppe 5 aus einer Einzellinse mit positivem Brechwert aufgebaut, während alle diese Linsen aus asphärischen Linsen mit im Wesentlichen der gleichen Form hergestellt sind. Die Form jeder asphärischen Oberfläche ist durch den oben erwähnten asphärischen Oberflächenausdruck definiert. In Fig. 3 sind die asphärischen Oberflächen der ersten Linsengruppen 4A und 4B auf den Lichtquellenabschnitt 11 ausgerichtet, während die asphärische Oberfläche der zweiten Linsengruppe 5 auf das zweite Fliegenauge 7 ausgerichtet ist. Der obere Teil von Tabelle 1 zeigt den Krümmungsradius R (mm) jeder Linsenoberfläche, die Mitteldicke D (mm) und den Brechungsindex N_e auf der e-Linie in jeder asphärischen Linse. In dieser Tabelle nehmen die Zahlen in Bezug auf jedes Symbol von Seiten des Lichtquellenabschnitts sukzessiv zu. Der untere Teil von Tabelle 1 zeigt die jeweiligen Werte von Konstanten K, A, B, C und D der asphärischen Oberfläche, die in dem oben erwähnten asphärischen Oberflächenformausdruck angegeben sind. TABELLE 1
Auch in diesem Beispiel sind die Lichtquellengruppe 11, das Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 und der Integratorabschnitt 13 so konfiguriert, dass sie den folgenden Bedingungen in Bezug auf die Lichtquellenabschnitte 3A, 3B genügen. Die optische Achse S_α eines gegebenen Lichtquellenabschnitts 3α (wobei α A oder B ist), die optische Achse F_α der ersten Linsengruppe 4α, die mit dem Lichtquellenabschnitt 3α ein Paar bildet, und die optische Achse des Integratorabschnitts 13, d. h. die optische Achse X der Beleuchtungsvorrichtung 10, sind nämlich im Wesentlichen parallel zueinander und genügen dem folgenden Boole'schen Ausdruck (1"):

S_αaxis > F_αaxis (1")

wobei
S_αaxis der Abstand zwischen der optischen Achse X der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse S_α des Lichtquellenabschnitts 3a ist; und
F_αaxis der Abstand zwischen der optischen Achse X der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse F_α der ersten Linsengruppe 4 _α ist.
In Fig. 3 sind zur einfacheren Darstellung S_Baxis und F_Baxis durch gepunktete Linien gemäß der Position 3B' des Lichtquellenabschnitts und der Position 4B' der ersten Linsengruppe dargestellt, in dem Fall, in dem die Reflektoroberfläche 6B nicht angeordnet ist. Ihre Werte sind natürlich unabhängig davon konstant, ob die Reflektoroberfläche 6b vorhanden ist oder nicht. Bevorzugt wird der Boole'sche Ausdruck (1") nicht nur für S_Baxis und F_Baxis in Bezug auf den in Fig. 3 gezeigten Lichtquellenabschnitt 3B erfüllt, sondern auch für den Lichtquellenabschnitt 3A.
Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wirkt die Struktur, die aus der ersten Linsengruppe 4A (4B), durch die der Parallellichtstrom von dem Lichtquellenabschnitt 3A (3B) einmal einen Brennpunkt bildet, und der zweiten Linsengruppe 5, die stromab des Brennpunkts angeordnet ist, um den Lichtstrom erneut als im Wesentlichen paralleler Lichtstrom zu dem Integrator 13 hin zu emittieren, gebildet ist, auch bei diesem Beispiel so, dass sich das Ausgabelicht von dem Lichtquellenabschnitt 3A (3B) der optischen Achse X in dem Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 annähert.
Insbesondere ist bei diesem Beispiel das Spiegelelement 6 eingesetzt, wodurch die Lichtströme von den Lichtquellenabschnitten 3A, 3B auf die zweite Linsengruppe 5 fallen gelassen werden, während sie weitgehend einander überlagert werden, im Vergleich zur Beleuchtungsvorrichtung von Fig. 1. Somit emittiert das Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 einen im Wesentlichen parallelen Lichtstrom, in dem ein Teil mit höherer Intensitätsverteilung von den Lichtquellenabschnitten 3A, 3B so verschoben wird, dass er sich der optischen Achse X der zweiten Linsengruppe 5 und der gesamten Beleuchtungsvorrichtung weiter annähert, wodurch die Abbildungsleistung der Projektionslinse 25 noch günstiger gemacht werden kann. Es ist nämlich erwünscht, dass die einzelnen Elemente der Lichtquellenabschnitte 3A, 3B, des Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystems 12 und des Spiegelelements 6 derart angeordnet werden, dass der Teil des Beleuchtungslichts mit höherer Intensität so nahe wie möglich an der optischen Achse X der Beleuchtungsvorrichtung auf der Pupillenoberfläche (die mit der Oberfläche des ersten Fliegenauges 8 konjugiert) der Projektionslinse 25 angeordnet ist.
Wenn die Lichtströme von einer Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten 3A, 3B, die auf die zweite Linsengruppe 5 fallen, wie in diesem Beispiel weitgehend einander überlagert werden, kann die zweite Linsengruppe 5 aus zumindest einer Linse hergestellt werden, so dass die Anzahl der Bauteile reduziert werden kann, wodurch die Kosten gesenkt werden können.
Wenn wie in dieser Ausführung das Spiegelelement 6 eingesetzt ist, können beide Lichtströme von den Lichtquellenabschnitten 3A, 3B näher an der optischen Achse X angeordnet werden und fallen auf die zweite Linsengruppe 5, in einem Zustand, in dem sie im Wesentlichen einander überlagert sind. Infolgedessen kann eine helle Beleuchtungsvorrichtung, die mit zwei Lichtquellenabschnitten ausgestattet ist, die bewirken können, dass die Projektionslinse ihre Abbildungsleistung vollständig zeigt, durch eine Konfiguration erhalten werden, die bei geringen Kosten leicht zusammengebaut werden kann.
Wenn man annimmt, dass ähnliche Lichtströme auf die zweite Linsengruppe 5 fallen gelassen werden, ohne das Spiegelelement 6 zu verwenden, wird der Lichtquellenabschnitt 3A an einer Position angeordnet, die um die optische Achse X herum in Bezug auf die Position des Lichtquellenabschnitts 3B', der mit der gepunkteten Linie angegeben ist, angeordnet, was räumlich schwierig ist. Dies erläutert die Wirkung des Spiegelelements 6.

Beispiel 2

Fig. 4A und 4B zeigen die Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß Beispiel 2. Fig. 4A ist eine Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung 10, gesehen von deren Seite her, während Fig. 4B eine Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung 10 ist, gesehen von Seiten des zweiten Fliegenauges 7 her. Dieses Beispiel ist eine Beleuchtungsvorrichtung, die mit dem Spiegelelement 6 versehen ist, wie in Beispiel 1, wodurch die Lichtströme von den Lichtquellenabschnitten 3A, 3B zu der zweiten Linsengruppe 5 hin durch das Spiegelelement 6 reflektiert werden, das Reflexionsflächen 6A, 6B nahe den Brennpunkten f_A, f_B hat, die durch die ersten Linsengruppen 4A, 4B gebildet sind. Die zweite Linsengruppe 5 ist derart konfiguriert, dass beide Lichtströme von den ersten Linsengruppen 4A, 4B auf die einzelne zweite Linsengruppe 5 fallen gelassen werden. Die Effekte, die durch das Einsetzen des Spiegelelements 6 erreicht werden, werden hier nicht erläutert, da sie so ähnlich sind wie in Beispiel 1.
In Beispiel 2 ist jede der ersten Linsengruppen 4A, 4B und der zweiten Linsengruppe 5 aus einer Einzellinse aufgebaut, die einen positiven Brechwert hat, während diese Linsen aus asphärischen Linsen mit im Wesentlichen der gleichen Form hergestellt sind. Die Form der asphärischen Oberfläche und die Orientierungen der asphärischen Linsen sind die gleichen wie jene des oben erwähnten Beispiels 1.
In Beispiel 2 sind die Lichtquellengruppe 11, das Parallellichtstrom- Annäherungs-Optiksystem 12 und der Integratorabschnitt 13 so konfiguriert, dass sie ähnlichen Bedingungen wie in Beispiel 1 in Bezug auf die Lichtquellenabschnitte 3A, 3B genügen. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wirkt die Struktur, die aus der ersten Linsengruppe 4A (4B), durch die der parallele Lichtstrom von dem Lichtquellenabschnitt 3A (3B) einmal einen Brennpunkt bildet, und der zweiten Linsengruppe 5, die stromab des Brennpunkts angeordnet ist, um den Lichtstrom wiederum als im Wesentlichen parallelen Lichtstrom zu dem Integrator 13 hin zu emittieren, auch gemäß Beispiel 2 so, dass das Ausgabelicht von dem Lichtquellenabschnitt 3A (3B) sich der optischen Achse X in dem Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem 12 annähert.
Die Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung und die diese verwendende Projektionsanzeigevorrichtung sind nicht auf jene der oben erwähnten Beispiele beschränkt, sondern können in vielerlei Hinsicht geändert werden. Zum Beispiel kann die Konfiguration jeder Linsengruppe und Linsenform bei Bedarf geändert werden.
Die Fig. 5A und 5B sind vergrößerte Ansichten der zweiten Linsengruppe 5 und des zweiten Fliegenauges 7, wenn sie in der Beleuchtungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung integral ausgebildet sind. In der Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die zweite Linsengruppe 5 und das stromab davon gelegene zweite Fliegenauge 7 eine integrierte Linse 9 sein, in der die zweite Linsengruppe 5 integral auf der Oberfläche des zweiten Fliegenauges 7 seitens des Lichtquellenabschnitts 11 ausgebildet ist, wie dargestellt. Fig. 5A zeigt ein Beispiel der integrierten Linse entsprechend der Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 3, 4A und 4B, während Fig. 5B ein Beispiel entsprechend der Beleuchtungsvorrichtung von Fig. 1 zeigt. Die Herstellungskosten können gesenkt werden, wenn eine solche integrierte Linse 9 durch monolithischen Guss hergestellt wird, z. B. unter Verwendung von Kunststoffen. Da ferner kein Luftspalt zwischen der Linse der zweiten Linsengruppe 5 und dem zweiten Fliegenauge 7 vorhanden ist, wird die Beleuchtungswirkung besser.
In der oben erwähnten Beleuchtungsvorrichtung werden die parallelen Lichtströme, die auf die ersten Linsengruppen 4A, 4B fallen, von den zweiten Linsengruppen 5, 5A, 5B emittiert, während sie im Wesentlichen den gleichen Durchmesser haben. Daher können die Linsen 4A, 4B, 5, 5A, 5B Linsen mit der gleichen Form verwenden. Jedoch ist die Konfiguration der Beleuchtungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung hierauf nicht beschränkt. Die Durchmesser der Lichtströme, die auf die ersten Linsengruppen 4A, 4B fallen, und jener der im Wesentlichen parallelen Lichtströme, die von den zweiten Linsengruppen 5, 5A, 5B emittiert werden, können auch derart konfiguriert sein, dass die letzteren proportional vergrößert oder verkleinert sind.
Die Anzahl der Lichtquellenabschnitte in der Beleuchtungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf zwei beschränkt, sondern es kann jede Anzahl gewählt werden, die nicht kleiner als zwei ist. Zum Beispiel kann sie, wie im oben erwähnten, vom Anmelder vorgeschlagenen herkömmlichen Beispiel (japanische ungeprüfte Patentschrift Nr. 11-44920) vier oder neun Lichtquellenabschnitte aufweisen. Obwohl dieses herkömmliche Beispiel so konfiguriert ist, dass eine Mehrzahl paralleler Lichtströme so verschoben werden, dass sie sich der optischen Beleuchtungsvorrichtung in dem Integratorabschnitt annähert, wird nach der vorliegenden Erfindung der parallele Lichtstrom so verschoben, dass er sich der optischen Achse X annähert, bevor er auf den Integratorabschnitt 13 fällt. Daher entspricht der Lichtfleck, der in dem herkömmlichen Beispiel auf dem ersten Fliegenauge gebildet wird (der mit der Pupillenoberfläche der Projektionslinse konjugiert), dem Lichtfleck, der in der vorliegenden Erfindung auf dem zweiten Fliegenauge 7 gebildet wird. Nach der vorliegenden Erfindung kann nämlich die Größe des zweiten Fliegenauges 7 kleiner gemacht werden als in dem herkömmlichen Beispiel.
Wenn der Lichtfleck, der durch den Lichtstrom von einem einer Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten gebildet wird, auf der optischen Achse X liegt, ist es nicht erforderlich, dass dieser Lichtfleck seine Position in Bezug auf die optische Achse X verschiebt, wodurch dieser Lichtquellenabschnitt frei von Mitteln zum Verschieben des Lichtstroms sein kann.
Die Form des Spiegelelements 6, das in der Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht auf das Obenerwähnte beschränkt. Obwohl es erwünscht ist, dass das Spiegelelement 6 Reflexionsflächen entsprechend der Anzahl der Lichtquellenabschnitte aufweist, ist es nicht immer erforderlich, dass die Lichtströme von allen diesen Lichtquellenabschnitten durch das Spiegelelement 6 reflektiert werden, um ihre optischen Wege abzulenken.
Obwohl die oben erwähnten Ausführungen in Bezug auf die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung den Fall erläutern, wo Licht nach Farbauftrennungs- und Farbkombinationsprozessen projiziert wird, ist die vorliegende Erfindung natürlich auch bei einer Vorrichtung zur Bildprojektion anwendbar, in der weder ein Farbtrenn- noch ein Farbkombinationsprozess ausgeführt wird.
Wie im Vorstehenden erläutert, besitzt die Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem, das eine Mehrzahl erster Linsengruppen entsprechend einer Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten und eine zweite Linsengruppe aufweist, die stromab des Brennpunkts angeordnet ist, der durch jede erste Linsengruppe gebildet wird, um einen Lichtstrom als im Wesentlichen parallelen Lichtstrom zu dem Integratorabschnitt hin zu emittieren; während die optische Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und die optischen Achsen des Lichtquellenabschnitts und der ersten Linsengruppe, die ein Paar bilden, im Wesentlichen parallel zueinander sind und dem vorbestimmten Boole'schen Ausdruck genügen. Dies macht es möglich, in einer Konfiguration, die bei geringen Kosten leicht zusammengebaut werden kann, eine Beleuchtungsvorrichtung zu erzielen, die die parallelen Lichtströme von einer Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten so verschieben kann, dass sich jeder von diesen der optischen Achse der Beleuchtungsvorrichtung annähert und auf den Integratorabschnitt fällt.
Da die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung die oben erwähnte Beleuchtungsvorrichtung aufweist, wird der Teil mit größerer Lichtmenge in dem von dem Integratorabschnitt emittierten Lichtstrom auf die Projektionslinse in der Nähe von deren optischer Achse fallen gelassen. Daher kann nach der vorliegenden Erfindung eine Projektionsanzeigevorrichtung, die bewirken kann, dass die Projektionslinse ihre volle Abbildungsleistung zeigt, in einer Konfiguration erhalten werden, die bei geringen Kosten leicht zusammengebaut werden kann.
Eine Beleuchtungsvorrichtung (10) umfasst eine Lichtquellengruppe (11), ein Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem (12) und einen Integratorabschnitt (13). Die Lichtquellengruppe (11) umfasst eine Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten (3A, 3B), die durch Reflektoren (1A, 1B) aufgebaut sind, jeweils aus einem Parabolspiegel hergestellt, sowie Leuchtkörper (2A, 2B), die auf ihren Brennpunkten angeordnet sind. Das Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem (12) umfasst erste Linsengruppen (4A, 4B) zum Bewirken, dass Lichtströme von den Lichtquellenabschnitten (3A, 3B) Brennpunkte (f_A, f_B) bilden; und zweite Linsengruppen (5A, 5B), die an ihrer stromabwärtigen Seite angeordnet sind, um die Lichtströme als im Wesentlichen parallele Lichtströme zu einem zweiten Fliegenauge (7) hin zu emittieren. Die optische Achse (X) der gesamten Beleuchtungsvorrichtung (10), die optischen Achsen (S_A, S_B) der Lichtquellenabschnitte (3A, 3B) und die optischen Achsen (F_A, F_B) der ersten Linsengruppen (4A, 4B) sind im Wesentlichen zueinander parallel, während sie dem Boole'schen Ausdruck Saxis > Faxis genügen, wobei Saxis der Abstand zwischen der optischen Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse des Lichtquellenabschnitts (3A, 3B) ist und Faxis der Abstand zwischen der optischen Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse der ersten Linsengruppe (4A, 4B) ist.

Claims

1. Beleuchtungsvorrichtung, umfassend:
eine Lichtquellengruppe, in der eine Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten angeordnet ist, die jeweils aus einem Leuchtkörper und einem eine parabolische Oberfläche aufweisenden Reflektor aufgebaut sind, um einen Lichtstrom von dem Leuchtkörper zu einer Vorderseite einer optischen Achse zu emittieren;
einen Integratorabschnitt, der aus zumindest zwei Integratorplatten aufgebaut ist, um in einem zur optischen Achse orthogonalen Querschnitt eine von der Lichtquellengruppe emittierte Lichtmenge zu homogenisieren, wobei der Integratorabschnitt in Richtung der optischen Achse angeordnet ist; und
ein Parallellichtstrom-Annäherungs-Optiksystem, das eine Mehrzahl von ersten Linsengruppen aufweist, die im Wesentlichen einzeln der Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten in der Lichtquellengruppe entsprechen und die Funktion haben, zu bewirken, dass jeder der Lichtströme von der Mehrzahl von Lichtquellenabschnitten einmal einen Brennpunkt bildet; und
zumindest eine zweite Linsengruppe, die stromab des Brennpunkts angeordnet ist, um die Lichtströme von der Lichtquellengruppe als im Wesentlichen paralleler Lichtstrom zu dem Integratorabschnitt zu emittieren;
wobei die optische Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und optische Achsen des Lichtquellenabschnitts und der ersten Linsengruppe, die ein Paar bilden, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und dem folgenden Boole'schen Ausdruck (1) genügen:

Saxis > Faxis (1)

wobei
Saxis der Abstand zwischen der optischen Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse des Lichtquellenabschnitts ist; und
Faxis der Abstand zwischen der optischen Achse der gesamten Beleuchtungsvorrichtung und der optischen Achse der ersten Linsengruppe ist.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Spiegelelement vorgesehen ist, das nahe zumindest einem der durch die Mehrzahl erster Linsengruppen erzeugten Mehrzahl von Brennpunkten eine reflektierende Oberfläche aufweist, um einen Lichtstrom zu der zweiten Linsengruppe hin zu reflektieren.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Lichtquellengruppe zwei Lichtquellenabschnitte aufweist; und wobei das Spiegelelement, das nahe zwei durch die ersten Linsengruppen erzeugten Brennpunkten reflektierende Oberflächen aufweist, einzeln entsprechend den Lichtquellenabschnitten vorgesehen ist.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede von zumindest einer der ersten Linsengruppen und der zumindest einen zweiten Linsengruppe aus einer Einzellinse aufgebaut ist, die im Wesentlichen die gleiche Form haben.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Linsengruppen aus einer asphärischen Einzellinse hergestellt ist.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zumindest eine zweite Linsengruppe an der Lichtquellengruppenseite in dem Integratorabschnitt an dessen Oberfläche an der Lichtquellengruppenseite mit der Integratorplatte integral ausgebildet ist.

7. Projektionsanzeigevorrichtung, umfassend eine Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ein Lichtventil zum Modulieren von Ausgabelicht vom Integratorabschnitt gemäß vorbestimmter Bildinformation sowie eine Projektionslinse, um ein optisches Bild, das durch vom Lichtventil moduliertes Licht gebildet ist, auf einen Schirm zu projizieren.