DE60103440T2

DE60103440T2 - Optische Vorrichtung und diese verwendende Projektionsanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE60103440T2
Application number: DE60103440T
Authority: DE
Inventors: Yoshihisa Shinagawa-ku Sato
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: EP1136867B1; US6499845B2; US20010038440A1; EP1136867A1; JP2001272726A; DE60103440D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung und eine Projektionstyp-Anzeigevorrichtung. Eine Ausführungsform betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung wie beispielsweise einen Flüssigkristallprojektor und eine die optische Vorrichtung verwendende Projektionstyp-Anzeigevorrichtung.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Eine einen räumlichen Lichtmodulator (spatial light modulator, nachstehend mit SLM abgekürzt) wie beispielsweise eine Flüssigkristallplatte oder eine DMD des von Texas Instruments produzierten Typs verwendende Projektorvorrichtung ist zur Reduzierung von Größe geeignet.
Nachstehend wird ein optisches System eines Gebrauch von einem SLM machenden Projektors erläutert.
1 ist eine Darstellung eines Beispiels der Konfiguration eines optischen Systems in einem einen SLM verwendenden Projektor.
Der wie in 1 gezeigte Projektor 1 weist eine Lichtquelle 2, einen reflektierenden und kondensierenden bzw. sammelnden bzw. konzentrierenden Spiegel 3, ein integratoroptisches System bzw. optisches Integratorsystem 4, eine Sammel- bzw. Kondensorlinse 5, einen SLM 6 und eine projizierende Linse 7 als Hauptkomponenten auf.
Bei einem einen SLM verwendenden Projektor ist, da der SLM selbst nicht Licht emittiert, eine separate Lichtquelle notwendig. Oft wird vom Gesichtspunkt der Lichteffizienz bzw. -ausbeute usw. eine Entladungslampe als die Lichtquelle 2 verwendet.
Der reflektierende und konzentrierende Spiegel 3 sammelt bzw. konzentriert Lichtstrahlen von der Lichtquelle 2, das heißt einer Entladungslampe, und emittiert das Resultat in annähernd der gleichen Richtung.
Das optische Integratorsystem 4 beleuchtet den SML 6 räumlich gleich, das heißt verteilt das vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 3 emittierte Licht räumlich gleichförmig, um den SML 6 mit einer gleichförmigen Verteilung von Lichtintensität zu beleuchten.
Der Grund für die Realisierung dieser gleichförmigen Beleuchtung ist, ein Qualitäts- bzw. Hochqualitätsbild zu erreichen.
Das optische Integratorsystem 4 besteht, wie in 2 gezeigt, aus einer ersten Mehrlinsenanordnung (multi-lens array (MLA)) 4A und einer zweiten Mehrlinsenanordnung 4B, von denen beide mehrere in einem Array angeordnete Linsen LNS aufweisen.
Die erste MLA 4 teilt das vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 3 in mehrere Bilder und legt bzw. ordnet deren Bilder der Lichtquelle in der Nähe der Lichteinfallsebene der zweiten MLA 4B aus bzw. an.
Die zweite MLA führt die von der ersten MLA 4A geteilten Bilder der Lichtquelle zur Kondensorlinse 5, so dass sie als das Beleuchtungslicht des SLM einfallen können.
In einem ein optisches System einer solchen Konfiguration aufweisenden Projektor wird das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht von dem eine reflektierende Fläche einer parabolischen Form aufweisenden reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 3 konzentriert, wird nahezu paralleles Licht und fällt auf die erste MLA 4A ein.
Das auf die erste MLA 4A einfallende Licht fällt auf die in der Nähe der fokalen Distanzen der Linsen LMS der ersten MLA 4A angeordnete zweite MLA 4B ein.
Das von der zweiten MLA 4B emittierte Licht wird von der Kondensorlinse 5 konzentriert, so dass die Bilder der Linsen der ersten MLA 4A überlagert sind und auf den SLM 6 als Beleuchtungslicht einfallen.
Durch Überlagerung der Bilder der Linsen der ersten MLA 4A wird, selbst wenn das auf die erste MLR 4A einfallende Licht nicht räumlich gleichförmig ist, das konzentrierte Bild räumlich gleichförmig.
Außerdem wird auf bzw. den SLM 6 ein Videosignal angewendet bzw. angelegt. Beim SLM 6 wird das einfallende Licht räumlich moduliert und entsprechend dem angelegten Videosignal emittiert. Wenn beispielsweise der SLM eine Flüssigkristallplatte ist, wird die Intensitätsmodulation durch Verwendung von Ablenkung ausgeführt. Wenn eine DMD verwendet wird, wird die Intensitätsmodulation durch Änderung des Emissionswinkels des emittierten Lichts (Aus- bzw. Ablenkung) ausgeführt.
Das vom SLM emittierte Licht geht durch die projizierende Linse 7 und wird auf den Schirm 8 projiziert. Ein Bild des SLM 6 wird auf dem Schirm 8 durch die Verwendung der projizierenden Linse 7 projiziert, wodurch das an den SLM 6 angelegte Videosignal angezeigt wird.
Zusammenfassend das durch illustrative Ausführungsformen der Erfindung zu lösende Problem ist eine Reduzierung der Größe einer Vorrichtung vom Gesichtspunkt einer Reduzierung von Gewicht, der Menge an Material usw. wichtig.
Um die Größe eines einen SLM verwendenden Projektors zu reduzieren kann beispielsweise eine Reduktion der Größe der SLM-Platte erwähnt werden. Dies resultiert in einer reduzierten Größe des optischen Systems, reduzierten Größe der projizierenden Linse usw. Viele optische Elemente, die ein optisches System bilden, können kleiner gemacht werden.
Die Entladungslampe, welche die Lichtquelle 2 bildet, kann jedoch nicht leicht klein gemacht werden. Die Gründe sind wie folgt.
Das heißt, eine Entladungslampe weist ein in ihrem Inneren versiegeltes Hochdruckgas auf. Außerdem wird ihre Temperatur erhöht, um Licht zu emittieren. Aus diesem Grund ist es im Hinblick auf Sicherheit, wenn die Lampe gebrochen wird, notwendig, der Lampe eine ausreichende Festigkeit zu geben. Deshalb kann sie nicht leicht klein gemacht werden.
3 ist eine schematische Darstellung einer Entladungslampe, die eine Lichtquelle 2 bildet.
Ein Hochdruckgas ist im Innern des Glases 2A beim Zentrum der Lampe versiegelt. Elektroden 2B und 2C erstrecken sich von dem das Hochdruckgas versiegelnden Abschnitt nach außen. Licht wird durch Passieren eines Stroms durch die Elektroden 2B und 2C emittiert.
Außerdem ist 4 eine schematische Darstellung des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 3.
Wie in 4 gezeigt sind die reflektierenden Flächen 3 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 3 als eine parabolische Fläche geformt. Eine Fassung 3B zum Einstecken der Entladungslampe ist an seinem approximativen Zentrum ausgebildet.
Die Entladungslampe ist an einem solchen reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 3 wie in 5 gezeigt befestigt.
Zum Erleichtern eines Wechseln der Entladungslampe oder in Betracht Ziehen der Sicherheit, wenn die Entladungslampe gebrochen wird, ist die Entladungslampe mit dem reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 3 durch die Einsetzhalterung bzw. -fassung 3B integriert. Außerdem ist eine Flächenplatte 3C, die eine ebene Platte ist, gerade zum Durchgehenlassen von Licht bei der Ebene, von der das Licht dem reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 3 verlässt, vorgesehen, um zu verhindern, das Glasstücke vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 3 nach außen fliegen, wenn die Entladungslampe gebrochen wird.
Wie vorstehend beschrieben muss, da die Entladungslampe nicht klein gemacht werden kann, der reflektierende und konzentrierende Spiegel 3 groß sein.
Beispielsweise ändert sich, wie in 6 gezeigt, selbst wenn der Querschnitt des vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 3 emittierten Lichts klein ist, die Gesamtlänge der Entladungslampe nicht, so dass die Gesamtlänge des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 3 nicht kürzer wird.
Auf diese Weise wird, da die Entladungslampe 2 und der reflektierende und konzentrierende Spiegel 3 nicht klein gemacht werden können und da das optische Integratorsystem 4 auf dem ausgehenden optischen Pfad des Lichts vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 3 und bei einer Position von der Entladungslampe 2 fort und der Flächenplatte 3 vor dieser angeordnet ist, der optische Pfad des von der Entladungslampe 2 durch den reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 3 kommenden Beleuchtungslichts länger, wird die optische Beleuchtungsvorrichtung groß und besteht folglich das Problem, dass eine Reduktion der Größe des Projektors schwierig ist.
Aus US-A-6036318 geht eine Projektionsanzeigevorrichtung hervor, die eine aus einer Lichtquellenlampe und einem Parabolreflektor bestehende Lichtquelle aufweist. Von der Lichtquellenlampe emittiertes Licht wird vom Parabolreflektor so reflektiert, dass es in eine erste Linsenanordnung (lens array) eintritt, die mehrere Rechtecklichtstrahlteilungslinsen aufweist. Von der ersten Linsenanoednung austretendes Licht geht durch eine zweite lichtsammelnde Linsenanordnung. Die zweite lichtsammelnde Linsenanordnung fungiert zum Führen jedes der Zwischenlichtstrahlen von den Rechteckteilungslinsen der ersten Linsenanordnung und zum parallel Machen der optischen Achse der Zwischenlichtstrahlen zur optischen Systemachse. Bei diesem System sind sowohl die erste Linsenanordnung als auch die zweite lichtsammelnde Linsenanordnung außerhalb des Parabolreflektors angeordnet.
ZUMSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung suchen ein optisches System bereitzustellen, das eine reduzierte Größe und eine dasselbe verwendende Projektionstyp-Rnzeigevorrichtung realisieren kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine optische Vorrichtung bereitgestellt, die aufweist: eine Lichtquelle, die ein lichtemittierendes Teil aufweist, einen reflektierenden und kondensierenden bzw. sammelnden bzw. konzentrierenden Spiegel zum reflektieren und Kondensieren bzw. Sammeln bzw.
Konzentrieren eines Lichtstrahls von der Lichtquelle, wobei der reflektierende und konzentrierende Spiegel einen effektiven Bereich, der von der Lichtquelle einfallendes Licht derart reflektiert, dass es im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse der optischen Vorrichtung ist, und einen ineffektiven Bereich, der von der Lichtquelle einfallendes Licht derart reflektiert, dass es nicht im Wesentlichen parallel zur optischen Achse ist, aufweist, eine erste Mehrlinsenanordnung, in der mehrere Linsen angeordnet sind und die einfallendes Licht in mehrere Bilder teilt und die Lichtflecke der geteilten Bilder bei vorbestimmten Stellen auslegt bzw. anordnet, und eine zweite Mehrlinsenanordnung, in der mehrere Linsen in Korrespondenz mit den von der ersten Mehrlinsenanordnung konzentrierten mehreren Lichtflecken angeordnet sind, wobei die zweite Mehrlinsenanordnung in der Nähe des fokalen Abstandes der ersten Mehrlinsenanordnung angeordnet ist, wobei die erste Mehrlinsenanordnung im reflektierenden und konzentrierenden Spiegel integriert gehalten ist und im Innern des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels beim Licht emittierenden Teil der Lichtquelle angeordnet ist, so dass das vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel reflektierte und konzentrierte Licht auf die erste Mehrlinsenanordnung als das einfallende Licht einfällt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in annähernd dem zentralen Abschnitt der ersten Mehrlinsenanordnung eine Öffnung ausgebildet und ist die Lichtquelle in der bzw. die Öffnung eingesetzt.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine das von der ersten Mehrlinsenanordnung emittierte Licht durchlassende transparente Platte beim Licht emittierenden Teil des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels angeordnet.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die zweite Mehrlinsenanordnung beim Licht emittierenden Teil des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels integriert gehalten.
Da außerdem der reflektierende und konzentrierende Spiegel derart integriert gehalten ist, dass er die Funktion einer Flächenplatte aufweisen muss, ist die Zahl optischer Elemente um eins reduziert. Deshalb wird ein Lichtverlust aufgrund einer Flächenreflexion, die an einer eine Differenz der Brechungsindizes aufweisenden Grenzfläche auftritt, erniedrigt, und es kann eine größere Lichtmenge auf das zu beleuchtende Objekt gerichtet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist durch die Anordnung der ersten Mehrlinsenanordnung auf der Innenseite des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels relativ zum lichtemittierenden Teil die optische Pfadlänge weiter verkürzt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein Verständnis der vorliegenden Erfindung wird von der folgenden Beschreibung illustrativer Ausführungsformen klarer, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben ist, in denen:
1 eine Darstellung eines Beispiels der Konfiguration eines optischen Systems in einem einen SLM verwendenden Projektor ist;
2 eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer MLA ist;
3 eine schematische Darstellung einer Entladungslampe ist;
4 eine schematische Darstellung eines reflektierenden und konzentrierenden Spiegels ist;
5 eine Darstellung der Konfiguration einer Lichtquelle ist, nachdem eine Entladungslampe am reflektierenden und konzentrierenden Spiegel befestigt ist;
6 eine Darstellung zur Erläuterung, dass selbst wenn der effektive Querschnittsbereich eines reflektierenden und konzentrierenden Spiegels kein ist, die Gesamtlänge des reflektierenden Spiegels nicht kurz wird, ist;
7 eine Darstellung der Konfiguration einer ersten beispielhaften Anordnung einer Projektionsanzeigevorrichtung (Projektor), die eine illustrative optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, ist;
8 ist eine Darstellung der Konfiguration einer ersten Ausführungsform einer Projektionsanzeigevorrichtung (Projektor), die eine illustrative optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, ist;
9A und 9B Darstellungen zur Erläuterung der Konfiguration einer ersten MLA gemäß der zweiten Ausführungsform sind;
10 eine schematische Schnittdarstellung eines reflektierenden und konzentrierenden Spiegels in dem Fall ist, bei dem der Querschnittsbereich klein ist;
11 eine Darstellung der Konfiguration einer zweiten Ausführungsform einer Projektionsanzeigevorrichtung (Projektor), die eine illustrative optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, ist; und
12 eine Darstellung der Konfiguration einer dritten Ausführungsform einer Projektionsanzeigevorrichtung (Projektor), die eine illustrative optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, ist.
BESCHREIBUNG ILLUSTRATIVER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
7 ist eine Darstellung der Konfiguration einer ersten beispielhaften Anordnung einer Projektionstyp-Anzeigevorrichtung (Projektor), die eine illustrative optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Der Projektor 10 weist, wie in 7 gezeigt, eine Lichtquelle 11, einen reflektierenden und kondensierenden bzw. sammelnden bzw. konzentrierenden Spiegel 12, ein integratoroptisches System bzw. optisches Integratorsystem 13, eine Sammel- bzw. Kondensorlinse 14, einen als Modulationseinrichtung dienenden SLM 15 und ein projizierendes optisches System 16 als Hauptkomponenten auf.
Eine beleuchtende optische Vorrichtung gemäß dieser Anordnung ist durch die Lichtquelle 11, den reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 12, das optische Integratorsystem 13 und die Kondensorlinse 14 gebildet.
Die Lichtquelle 11 besteht aus einer Entladungslampe einer spezifischen Länge, die beispielsweise eine Halogenlampe oder eine Halogen-Metalldampflampe verwendet. Sie empfängt Energie von einer nicht gezeigten Energieschaltung und emittiert Beleuchtungslicht.
Die Entladungslampe, die, wie in 7 gezeigt, die Lichtquelle 11 bildet, bei der im Innern des Glases beim Zentrum der Lampe ein Hochdruckgas versiegelt ist, weist Elektroden 2B und 2C auf, die von dem das Hochdruckgas versiegelnden Abschnitt vorstehen, und emittiert Licht durch Durchgehen eines Stromes durch die Elektroden 2B und 2C.
In der Lichtquelle 11 ist ein emittierendes Teil 111 aus dem das Hochdruckgas versiegelnden Abschnitt gebildet.
Der reflektierende und konzentrierende Spiegel 12, reflektiert und konzentriert das von der Lichtquelle 11 emittierte Beleuchtungslicht durch eine reflektierende Fläche, die in einer parabolischen Form ausgebildet ist, um im Wesentlichen paralleles Licht zu machen, das auf das optische Integratorsystem 13 einfällt.
Um vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 12 im Wesentlichen paralleles Licht zu emittieren, muss der reflektierende Spiegel ein parabolischer Rotationskörper sein. Der emittierende Teil 111 der Lichtquelle 11 ist in der Nähe der fokalen Position der parabolischen Fläche (reflektierende Fläche) 121 platziert.
Der reflektierende und konzentrierende Spiegel 12 ist mit einer Einsetzhalterung bzw. -fassung 122 für die Entladungslampe in der Nähe seines Zentrums ausgebildet. Um ein Wechseln der Entladungslampe zu erleichtern, ist, um Sicherheit in Betracht zu ziehen, wenn die Entladungslampe gebrochen wird, die Entladungslampe durch die Einsetzfassung 122 mit dem reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 12 integriert gemacht.
Außerdem ist der reflektierende und konzentrierende Spiegel 12 so ausgebildet, dass der Querschnitt des von der reflektierenden Fläche 121 emittierten Lichts klein wird. Die reflektierende Fläche 121 ist bis zu einem spezifischen Abstand von der Entladungslampe in einer parabolischen Form ausgebildet. Der Abschnitt vom Rand zum lichtemittierenden Teil 123 ist so ausgebildet, dass sein Querschnitt nahezu eine gerade Linie (nicht parabolische Form) wird.
Dann ist anstelle einer flachen Platte gerade zum Durchlassen von Licht die erste MLA des optischen Integratorsystems 13 am lichtemittierenden Teil 123 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 integriert angeordnet.
Das optische Integratorsystem 13 besteht aus einer ersten MLA (Mehrlinsenanordnung) 131 und einer zweiten MLA 132, deren jede mit mehreren in einem Array angeordneten Linsen versehen ist.
Die erste MLA 131 ist, wie vorstehend gezeigt, mit dem Licht emittierenden Teil 123 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 integriert angeordnet. Sie teilt das vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 12 emittierte Licht in mehrere Bilder und legt bzw. ordnet ihre Bilder der Lichtquelle in der Nähe der Lichteinfallsebene der zweiten MLA 132 aus bzw. an.
Außerdem weist durch integrierte Anordnung der ersten MLA 131 beim lichtemittierenden Teil 123 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 die erste MLA 131 auch die Funktionen einer flachen Platte auf, die verhindert, dass Glasstücke vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 12 fliegen, wenn beispielsweise die Entladungslampe gebrochen wird.
Die zweite MLA 132 ist in der Nähe der fokalen Distanz der ersten MLR 131 auf dem ausgehenden optischen Pfad auf der Ausgangsseite des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 angeordnet. Sie führt die von der ersten MLA 131 geteilten Bilder der Lichtquelle zur Kondensorlinse 14, so dass sie als Beleuchtungslicht des SLM 15 einfallen können.
Die Kondensorlinse 14 kondensiert bzw. sammelt bzw. konzentriert das Beleuchtungslicht (das von der zweiten MLA emittierte Licht) durch das optische Integratorsystem 13 räumlich gleichförmig verteilt beim Beleuchtungsbereich, das heißt, dem SLM 15.
Der SLM 15 moduliert räumlich und emittiert das einfallende Licht von der Kondensorlinse 14 entsprechend einem angelegten Videosignal.
Wenn beispielsweise der SLM 15 eine Flüssigkristallplatte ist, wird die Intensitätsmodulation durch Verwendung von Ablenkung ausgeführt. Wenn er eine DMD ist, wird die Intensitätsmodulation durch Änderung des Emissionswinkels des emittierten Lichts (Ablenkung) ausgeführt.
Das optische Projektionssystem 16 projiziert das vom SLM 15 emittierte Licht auf einen Schirm 17.
Als nächstes wird die aus der vorstehenden Konfiguration resultierende Operation erläutert.
Das von der Lichtquelle 11 emittierte Licht wird von der reflektierenden Fläche 121 des eine parabolische reflektierende Fläche aufweisenden reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 reflektiert und konzentriert, um im Wesentliches paralleles Licht zu werden, das auf die erste MLA 131 des beim lichtemittierenden Teil 123 integriert angeordneten optischen Integratorsystems 13 einfällt.
Der auf die erste MLA 131 einfallende Lichtstrahl fällt auf die in der Nähe der fokalen Distanz der Linsen der ersten MLA 131 (auf der Außenseite des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12) angeordnete zweite MLA 132 ein. Das von der zweiten MLA 132 emittierte Licht wird von der Kondensorlinse 14 konzentriert, so dass die Bilder der Linsen der ersten MLA 131 in Bezug auf den SLM 15 überlagert werden und als beleuchtendes Licht auf den SLM 15 einfällt.
Durch Überlagerung der Bilder der Linsen der ersten MLA 131 wird, selbst wenn das auf jede der Linsen der ersten MLR 131 einfallende Licht nicht räumlich gleichmäßig ist, das konzentrierte Bild räumlich gleichförmig.
Außerdem kann in der Nähe der Einfallsseite des SLM 15 eine konvexe Linse vorgesehen sein, um die Richtungen der Hauptlichtstrahlen der von den Linsen der zweiten MLA 132 emittierten Lichtstrahlen im Wesentlichen parallel zur opti schen Achse zu machen, was bewirkt, dass die Lichtstrahlen, die auf den SLM 15 einfallen müssen, diejenigen in einem telezentrischen optischen System sind.
Außerdem wird im SLM 15 das einfallende Licht entsprechend dem ausgeübten bzw. angelegten Videosignal räumlich moduliert und emittiert.
Das vom SLM 131 emittierte Licht geht durch das projizierende optische System 116 und wird auf den Schirm 17 projiziert. Das Bild des SLM 15 wird vom projizierenden optischen System 16 auf den Schirm 17 projiziert, wodurch das an den SLM 15 angelegte Videosignal angezeigt wird.
Wie vorstehend beschrieben kann gemäß der ersten beispielhaften Anordnung, da die das optische Integratorsystem 13 bildenden erste MLA 131 beim lichtemittierenden Teil 123 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 integriert angeordnet ist, um als eine Flächenplatte zu fungieren, die Distanz zwischen dem effektiven reflektierenden Teil des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 und der ersten MLA 131 verkürzt werden. Aus diesem Grund wird der optische Pfad des optischen Systems kürzer. Deshalb wird es möglich, das optische System des Projektors kleiner zu machen.
Da außerdem der reflektierende und konzentrierende Spiegel integriert ausgebildet ist, um die Funktion einer Flächenplatte aufzuweisen, ist die Zahl optischer Elemente um eins reduziert. Durch Reduzieren der Zahl von Teilen und Herunterdrücken der Kosten kann ein ökonomischer Projektor realisiert werden.
Da außerdem ein Verlust von Licht aufgrund einer Flächenreflexion (Fresnel-Reflexion), die an einer eine Differenz der Brechungsindizes aufweisenden Grenzfläche auftritt, erniedrigt ist, kann eine größere Lichtmenge auf den Schirm 13 gerichtet werden und kann ein Projektor einer hohen Lichtstärke erreicht werden.
Wenn außerdem die erste MLA 131 so ausgebildet ist, dass sie vom konzentrierenden und reflektierenden Spiegel 12 entfernbar ist, wenn es notwendig ist, die mit der Lichtquelle 11 und dem konzentrierenden und reflektierenden Spiegel 12 integriert ausgebildete Lampeneinheit zu wechseln, kann durch Verwendung der ersten MLA 131 der alten Lampeneinheit in der neuen Lampeneinheit die gleiche Lampeneinheit in Projektoren, die differente Formen der ersten MLA 131 aufweisen, verwendet werden.
Erste Ausführungsform
8 ist eine Darstellung der Konfiguration einer zweiten Ausführungsform einer Projektionstyp-Anzeigevorrichtung (Projektor), die eine illustrative optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Die erste Ausführungsform ist von der vorstehend beschriebenen ersten beispielhaften Anordnung in dem Punkt verschieden, dass anstelle der Anordnung der ersten MLA des optischen Integratorsystems beim lichtemittierenden Teil 123 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 sie innerhalb des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12, nämlich beim emittierenden Teil der Lichtquelle 11 in der Nähe des effektiven reflektierenden Teils des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12, das heißt der die parabolische Form bildenden reflektierenden Fläche 121 angeordnet ist.
Außerdem ist bei der zweiten Ausführungsform die zweite MLA 132 des optischen Integratorsystems in der Nähe des lichtemittierenden Teils 123 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 angeordnet.
Dazu ist, wie in den 9A und 9B gezeigt, die erste MLA 131A des optischen Integratorsystems 13A bei ihrem Zentrum mit einem Loch (einer Öffnung) 1311 versehen, das (die) einen Durchmesser aufweist, der es erlaubt, dass der axiale Teil der Entladungslampe durchgeht. Diese Entladungslampe ist so ausgebildet, dass sie durch dieses Loch 1311 einzusetzen ist.
In diesem Fall wird das vom emittierenden Teil der Entladungslampe emittierte Licht von der reflektierenden Fläche 121 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 reflektiert und wird in der Richtung der optischen Achse der Lichtquelle 11 emittiert.
Um vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel 12 im Wesentlichen paralleles Licht zu emittieren, muss der reflektierende Spiegel ein parabolischer Rotationskörper sein. Der emittierende Teil 111 ist in der Nähe der fokalen Position der parabolischen Fläche (reflektierende Fläche) 121 platziert.
Wenn zu dieser Zeit der Querschnittsbereich des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 klein ist, ist der effektive reflektierende Bereich der inneren reflektierenden Fläche 121 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 klein.
10 ist eine schematische Schnittdarstellung des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels, wenn sein Querschnittsbereich klein ist.
In der 10 bezeichnet LA Licht, das vom effektiven Bereich (parabolischer Reflektor) reflektiert ist, während LB Licht bezeichnet, das vom ineffektivem Bereich reflektiert ist.
Wenn der Querschnitt des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 klein ist, ist der in 10 gezeigte ineffektive Bereich 124 zum Konzentrieren von Licht nicht effektiv. Dies deshalb, weil der ineffektive Bereich nicht parabolisch ist so dass, selbst wenn das Licht von der Lichtquelle durch den ineffektiven Bereich 124 reflektiert wird, es kein im Wesentlichen paralleles Licht wird. Selbst wenn dieses Licht auf die erste MLA 131A einfällt, fällt es deshalb nicht auf den SLM 15 ein.
Wie in 8 gezeigt kann, selbst wenn die erste MLA 131A auf der SLM 15-Seite von der parabolischen Fläche 121 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 inkorporiert ist, ein optisches System ausgebildet sein, ohne dass das zur Beleuchtung benötigte Licht blockiert wird.
Dies deshalb, weil selbst in dem Fall einer Vorrichtung der verwandten Technik das von der Entladungslampe auf die erste MLA 131A einfallende Licht kein effektives Beleuchtungslicht wird.
Das effektive Licht von der Entladungslampe wird vom parabolischen Reflektor 121 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 reflektiert, um im Wesentlichen paralleles Licht zu werden, das auf die erste MLA 131A einfällt.
Die Funktionen des Rests der Teile sind die gleichen wie bei der ersten beispielhaften Anordnung, und deshalb sind hier ihre Erläuterungen fortgelassen.
Gemäß der zur Innenseite des konzentrierenden und reflektierenden Teils enger bzw. abgeschlossener seienden ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die optische Pfadlänge weiter verkürzt.
Aus diesem Grund besteht der Vorteil, dass zur Reduktion der Größe eines Projektors beigetragen werden kann.
Zweite Ausführungsform
11 ist eine Darstellung der Konfiguration einer dritten Ausführungsform einer Projektionsanzeigevorrichtung (Projektor), die eine illustrative optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Die zweite Ausführungsform ist von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform in dem Punkt verschieden, dass eine Licht durchlassende Flächenplatte 125 beim lichtemittierenden Teil 123 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 vom Gesichtspunkt von Sicherheit, wenn die Entladungslampe gebrochen wird, separat vorgesehen ist.
Der Rest ihrer Konfiguration und Funktionen ist der gleiche wie bei der zweiten Ausführungsform.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht zusätzlich zu den Effekten der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform der Vorteil einer vergrößerten Sicherheit.
Dritte Ausführungsform
12 ist eine Darstellung der Konfiguration einer dritten Ausführungsform einer Projektionsanzeigevorrichtung (Projektor), die eine illustrative optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Die dritte bzw. vierte Ausführungsform ist von der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform in dem Punkt verschieden, dass die zweite MLA 132B beim Licht emittierenden Teil 13 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 anstelle der Flächenplatte 125 integriert angeordnet ist.
In diesem Fall ist es für das Licht emittierende Teil 123 notwendig, dass es in der Nähe der fokalen Distanz der ersten MLA 131B des optischen Integratorsystems 13B positioniert ist.
Beim Beispiel der 12 ist die erste MLA 131B näher zur reflektierenden Fläche 121 des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels 12 als bei der ersten und zweiten Ausführungsform gebracht.
Gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein optisches System in einem in der Größe weiter reduzierten Projektor realisiert werden, und es ist eine Reduktion der gesamten Größe, des Gewichts und des Materials einer Vorrichtung erreichbar. Da außerdem die Zahl der optischen Elemente, durch die das Licht geht, reduziert ist, kann das Licht, das den SLM 15 beleuchtet, intensiviert werden, so dass der Vorteil gegeben ist, dass ein Projektor einer hohen Leuchtstärke realisiert werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei den vorstehenden Ausführungsformen, wenn ein Projektor, der einen einzelnen SLM aufweist, beschrieben wurde, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet ist, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern sie auch weit und breit bei einem Mehrplattenprojektor, der das beleuchtende Licht durch eine Farbtrenneinrichtung wie beispielsweise einen dichroitischen Spiegel usw. separiert, das Licht unter Verwendung einer mit den separierten Farben korrespondierenden Zahl SLMs moduliert, das modulierte Licht differenter Farben durch eine Farbkombinationseinrichtung wie beispielsweise ein dichroitisches Prisma usw. kombiniert und das Licht durch eine projizierende Linse auf einen Schirm projiziert, angewendet werden kann.
Die Effekte der wie vorstehend erläuterten Ausführungsformen zusammenfassend kann gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein klein bemessenes optisches System zur Beleuchtung, das bei einer Projektionsanzeigevorrichtung usw. verwendet wird, realisiert werden. Als ein Resultat ist es möglich, die Größe der die optische Vorrichtung verwendenden Projektionsanzeigevorrichtung zu reduzieren und das Gewicht leichter zu machen und die Materialien zu reduzieren. Da außerdem die Zahl der optischen Elemente, durch die das Licht geht, reduziert ist, kann das auf eine modulierende Einrichtung einfallende Licht intensiviert werden, so dass der Vorteil gegeben ist, dass eine Projektionsanzeigevorrichtung, die eine hohe Luminanz bzw. Leuchtdichte bzw. Helligkeit aufweist, realisiert werden kann.
Wenn die Erfindung unter Bezugnahme auf zum Zweck der Illustration gewählte illustrative Ausführungsformen beschrieben worden ist, so ist einzusehen, dass zahlreiche Modifikationen von einem Fachmann bei ihr ausgeführt werden können, ohne dass das grundlegende Konzept und der Schutzbereich der Erfindung verlassen werden.

Claims

Optische Vorrichtung, aufweisend: eine Lichtquelle (11), die ein Licht emittierendes Teil (111) aufweist, einen reflektierenden und konzentrierenden (kondensierenden) Spiegel (12) zum Reflektieren und Konzentrieren (Kondensieren) eines Lichtstrahls von der Lichtquelle, wobei der reflektierende und konzentrierende Spiegel einen effektiven Bereich, der von der Lichtquelle einfallendes Licht derart reflektiert, dass es im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse der optischen Vorrichtung ist, und einen ineffektiven Bereich, der von der Lichtquelle einfallendes Licht derart reflektiert, dass es nicht im Wesentlichen parallel zur optischen Achse ist, aufweist, eine erste Mehrlinsenanordnung (131A), in der mehrere Linsen angeordnet sind und die einfallendes Licht in mehrere Bilder teilt und die Lichtflecke der geteilten Bilder bei vorbestimmten Stellen anordnet, und eine zweite Mehrlinsenanordnung (132A), in der mehrere Linsen in Korrespondenz mit den von der ersten Mehrlinsenanordnung konzentrierten mehreren Lichtflecken angeordnet sind, wobei die zweite Mehrlinsenanordnung in der Nähe des Brennpunkt-Abstandes der erste Mehrlinsenanordnung angeordnet ist, wobei die erste Mehrlinsenanordnung (131A) im reflektierenden und konzentrierenden Spiegel integriert gehalten ist und im Innern des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels (12) beim Licht emittierenden Teil (111) der Lichtquelle (11) angeordnet ist, so dass das vom reflektierenden und konzentrierenden Spiegel reflektierte und konzentrierte Licht auf die erste Mehrlinsenanordnung als das einfallende Licht einfällt.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Mehrlinsenanordnung nahe dem effektiven Bereich des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels angeordnet ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in annähernd dem zentralen Abschnitt der ersten Mehrlinsenanordnung (131A) eine Öffnung (1311) ausgebildet ist und die Lichtquelle in der Öffnung eingesetzt ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine das von der ersten Mehrlinsenanordnung (131A) emittierte Licht durchlassende transparente Platte (125) beim Licht emittierenden Teil des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels angeordnet ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine das von der ersten Mehrlinsenanordnung emittierte licht durchlassende transparente Platte (125) beim Licht emittierenden Teil des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels (12) angeordnet ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Mehrlinsenanordnung (132A) beim Licht emittierenden Teil des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels (12) integriert gehalten ist.
Optische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zweite Mehrlinsenanordnung (132A) beim Licht emittierenden Teil des reflektierenden und konzentrierenden Spiegels (12) integriert gehalten ist.
Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer modulierenden Einrichtung zum Modulieren und Emittieren von von der zweiten Mehrlinsenanordnung auf der Basis von Bildinformation emittiertem Licht und einem optischen Projektionssystem zum Projizieren des von der modulierenden Einrichtung emittierten Lichts auf einen Schirm.