CN1353320A - 可二维调整的光学透镜组件 - Google Patents

Abstract

可二维调整的光学透镜组件,用以调整光学透镜组件的光轴与投射光束一致。其具有透镜支撑架,用以支撑光学透镜组件,光学透镜组件具有一光轴。外框架两侧周缘与光机壳体之间具有容许间隙,使外框架连同透镜支撑架在容许间隙范围内移动。透镜支撑架和透镜可沿外框架内部上下移动,借助调整相对应的第一和第二方向调整工具,而使光学透镜组件可调整校正投影的光线路径。

Description

可二维调整的光学透镜组件

本发明涉及一种光学组件的光轴调整装置，特别涉及一种具有二维方向的光学透镜调整组件，尤其涉及一种应用于投影显示器的投影透镜的光轴调整装置。

投影显示器是一种复杂的光学机构。对于一台彩色投影显示器来说，其内部包括多个光学元件，用以将光源所发射出的光分解成三原色，如红光、绿光和蓝光。然后，经过各自的光路以后，再将此三色光合并由一投影物镜投影到一投影屏幕上。为了了解公知的投影显示器的光学机构的调整校正，先简单说明一般的投影显示器内部的光学机构。利用分光镜将光源分解成三原色后，接着再利用反射镜等将三种色光分别导向不同的光路径。最后分别经由对应的各色液晶面板后，将三种色光合成一光束，由投影显示器的物镜投射到投影屏幕上。当投影显示器内部的任一光学元件位置有所偏差时，便会造成品质不良的投影成像。

公知技术中针对光学机构的调整校正，提出几种可行的方案，其中之一是利用调整光学机构中的镜片。而此镜片的调整校正仅为单方向的，但是单方向的调整校正并不能调整镜片的其他方向，以使投影显示器获得更高品质的成像。其次，即使有些机构配备有可以对一或两个镜片调整两个方向，使调整校正的自由度增加。然而，调整镜片时的成像的移动方向与镜片的移动方向并不一致，因此对于校准人员来说并不容易使用。再者，光学机构中镜片数量很多，往往调整一个镜片的位置后便需要一起再调整其他镜片的位置，使得光学机构的调整过程更显得困难与不容易。

因此，为了解决上述问题，本发明提出一种可二维调整的光学透镜组件，其利用调整投影显示器中用于投影的物镜的横向垂直方向与纵向垂直方向的位置，而不必调整光机内部其它部分镜片的位置，使调整校正机构得以简化。

本发明提出一种可二维调整的光学透镜组件，其利用简单的机构可以使光学透镜组件的光轴沿着不同垂直方向进行调整。

本发明提出一种可二维调整的光学透镜组件，用以简化调整校正机构。

本发明提出一种可二维调整的光学透镜组件，其具有第一方向与第二方向两种不同的垂直于透镜光轴移动的调整方向。

本发明所揭露的可二维调整的光学透镜组件，至少包括透镜支撑架、外框架、第一方向调整工具与第二方向调整工具。透镜支撑架用以支撑该光学透镜组件，光学透镜组件具有光轴。第一方向调整工具沿着与光轴垂直的第一方向配置，如沿水平方向配置，并通过调整第一方向调整工具使光学透镜组件可沿第一方向移动。第二方向调整工具沿着与光轴垂直的第二方向配置，如沿垂直方向配置，并通过调整第二方向调整工具使光学透镜组件可沿第二方向移动。第一与第二方向之间呈一固定角度，如90度。

上述可二维调整的光学透镜组件还包括数个配置在外框架周围的弹性夹具，使外框架与透镜支撑架可与光机壳体紧密配合。弹性夹具的优选数目为四个，并分别配置在该外框架的四个角落。

本发明还揭露一种可二维调整的光学透镜组件，用以调整该光学透镜组件的一光轴的方向使其与投射光束一致，其至少包括透镜支撑架、外框架、第一方向调整工具和第二方向调整工具。透镜支撑架安置在外框架内，透镜支撑架的一侧与光机壳体紧密配合，透镜支撑架是用以支撑光学透镜组件的，且在透镜支撑架上方边缘配置一承座，承座上形成有螺纹孔。外框架的两侧周缘与光机壳体之内周缘之间具有容许的间隙，以使外框架可在容许的间隙范围内在光机壳体内移动，在外框架上相邻的两边缘各自配置一突出部。第一方向调整工具沿着与光轴垂直的第一方向配置，通过外框架突出部上的孔与透镜支撑架上的承座中的螺纹孔相耦接，并借助调整第一方向调整工具而使光学透镜组件可沿第一方向移动。第二方向调整工具，沿与光轴垂直的第二方向配置，该第二方向调整工具与透镜支撑架上的另一承座中的另一螺纹孔相耦接，并借助调整第二方向调整工具使光学透镜组件可沿第二方向移动，其中第一与第二方向之间呈一固定角度。

上述可二维调整的光学透镜组件还包括配置在外框架周围的几个弹性夹具，使外框架与透镜支撑架可与光机壳体紧密配合，以提高调整校正的精准度。优选的弹性夹具为四个，分别配置在该外框架的四个角落。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易于了解，下面特举较佳实施例并结合附图详细说明如下：

图1表示具有本发明的可二维调整光学透镜组件的光机局部立体示意图；

图2表示本发明的可二维调整光学透镜组件的立体示意图；

图3表示图2所示的本发明可二维调整的光学透镜组件正视剖面示意图；

图4表示图2所示的本发明可二维调整的光学透镜组件中，沿IV-IV线的光机壳体剖面示意图；

图5表示图2所示的本发明可二维调整的光学透镜组件中，沿V-V线的剖面示意图；以及

图6表示图2所示的本发明可二维调整的光学透镜组件侧面图，以显示弹性夹具位置。

本发明的构思是在投影显示器的物镜上，配置两个可在水平方向与垂直方向调整的机构，由此可使透镜沿水平方向与垂直方向移动，使透镜的光轴方向与投影显示器所投出的投射光束一致。这样可以得到良好的影像品质，同时简化透镜的调整程序。

图1表示具有本发明可二维调整的光学透镜组件的光机局部立体示意图。从图1中可大致看出本发明的二维调整的光学透镜组件与整个光机之间的位置关系。虚线部分为光机机构的示意图，以实线表示的二维调整的光学透镜组件则嵌装在光机机构中。参照图2，图2表示本发明可二维调整的光学透镜组件的立体示意图；二维调整的光学透镜组件至少包括透镜支撑架110，一外框架100(该外框架可用金属材料制作，但实施时并不局限于金属材料)，第一方向调整工具130，以及第二方向调整工具140。一透镜120安置在透镜支撑架110内，该透镜120及透镜支撑架110都安置在外框架100的一侧，并借助第一与第二方向调整工具130、140，来调整透镜120相对于光机内部光线传输路径和透镜光轴Z的两垂直方向的位移量，详细内容下面叙述。

图3表示图2所示的本发明可二维调整的光学透镜组件的正视剖面示意图；图4表示图2所示的本发明可二维调整的光学透镜组件中，沿IV-IV线的光机壳体的剖面示意图；图3及图4是一种可二维调整的光学透镜组件，用以调整投影显示器中的光学透镜组件的光轴的方位(如图中Z轴方向)，使其与投射光束一致。二维调整组件包含透镜支撑架110，外框架100，第一方向调整工具130，第二方向调整工具140，以及至少一个弹性夹具150。其中，该弹性夹具150安置在外框架100的外侧缘与光机壳体160之间，弹性夹具150可使透镜支撑架110及外框架100夹持在光机壳体160之间。

光学透镜组件或透镜120由透镜支撑架110支撑。通过透镜支撑架110，可将透镜120紧固地夹持住而不至产生偏移。支撑架110与光机壳体160的材质为塑性材料(如BMC模塑料块等材质)。透镜支撑架110的外缘例如可以是大致为矩形的外缘，并可在两侧缘各突伸出突出部1100，其与光机壳体160具有较高的平整度，透镜支撑架110安置在外框架100内，透镜支撑架110的上方118b上具有一调整承座112b。调整承座112b中可以形成螺纹孔116b。

外框架100的一侧设有一调整承座102a，该调整承座102a内具有螺纹104a，而突出部102b形成一孔104b，该孔104b与螺纹孔116b相对应。突出部102a和孔104a与图2中的X轴方向一致；调整承座112b、突出部102b、螺纹孔116b和孔104b大致与图2中的Y轴方向一致，且外框架100的两侧周缘与光机壳体160的内周缘之间具有容许间隙170，使外框架100可在容许间隙170范围内移动。

第一方向如水平方向调整工具130沿与光轴(Z轴)垂直的第一方向(X轴)配置，第一方向调整工具130与光机壳体160间因具有容许间隙170而使第一方向调整工具130可旋入螺孔104a中，因第一方向调整工具130与光机壳体160的相对位置不变，因此当第一方向调整工具130的螺纹1302旋转时，外框架100的螺孔104a即受力推移而带动外框架100在容许间隙170内位移，借助调整第一方向调整工具130可使光学透镜组件可沿第一方向(X轴)移动，本实施例中，该第一方向调整工具130为一螺丝，在螺丝周缘形成有凹陷部1300，该凹陷部1300对应于光机壳体160的开孔1602，第一方向调整工具130旋转调整部分可固定在光机壳体160中。

第二方向如垂直方向调整工具140，沿与光轴(Z轴)垂直的第二方向(Y轴)配置，通过外框架100的另一突出部102b上的另一孔104b，与透镜支撑架110上的承座112b中的螺纹孔116b相对应，该第二方向调整工具140与孔104b的位置固定，因此当第二方向调整工具140转动时，螺纹1400将带动承座112b中的螺纹孔116b前进或后退，借助调整第二方向调整工具140使光学透镜组件(透镜)120可沿第二方向(Y轴)移动，本实施例中，该第二方向调整工具140为一螺丝，在螺丝周缘形成有凹陷部1402，该凹陷部1402对应于外框架100的孔104b。上述第一与第二方向之间呈一固定角度，例如是90度。第一与第二方向调整工具130、140可以是单一的螺丝即可。

图4表示图2所示的本发明的可二维调整的光学透镜组件中沿IV-IV线的光机壳体剖面示意图。如图所示，第一方向调整工具(调整螺丝)130与透镜支撑架110的承座112a中的螺纹孔116a啮合，通过调整第一方向调整工具130的转动，可使透镜支撑架110移动。

调整时，以第一方向调整工具130为例，因为透镜支撑架110与外框架100紧密结合，所以用调整工具130或140对透镜120的位置进行调整时，透镜120仅在X轴方向或Y轴方向移动，而不能有Z轴方向的偏移。如此可以确保调整的精确度。在第一方向调整工具130为螺丝的情况下，螺丝130与螺纹孔104a啮合，当旋转螺丝使其转动时，将带动透镜支撑架110在其与外框架100之间的水平容许间隙170之间移动，进而调整透镜120的水平方向位置。同样，以相同的机构，第二方向调整工具140则进行透镜120在垂直方向的位置调整，使透镜支撑架110在与外框架100之间的垂直容许间隙172之间移动。

因此，本发明仅需要调整两个方向的调整工具，如调整螺丝130、140，而不需要调整光机中其他镜片的位置。即不需要变动太多光学元件的位置。只要将透镜120的水平与垂直方向加以调整，即可使透镜的光轴方向与投射光束方向一致，由此达到获得品质良好的影像，并且可轻便的达到对透镜光轴的调整。

为了使透镜支撑架110与外框架100紧密结合，方向调整工具130或140在进行透镜120的位置调整时，只将透镜120在X轴方向或Y轴方向移动，而不会有Z轴方向的偏移，二维调整的光学透镜组件还在外框架100与光机壳体160之间配置几个弹性夹具150，使外框架100与透镜支撑架110与光机壳体160紧密耦接，并由此消除各元件的误差。弹性夹具150较好是四个，并且分别配置在外框架100的四个角落。

图5表示图2所示的本发明可二维调整的光学透镜组件的侧面图，用以显示弹性夹具的位置。如图所示，弹性夹具150配置在外框架100的周围，使外框架100与透镜支撑架110紧密接合，并且光机壳体160也与弹性夹具150耦接，以使透镜120具有更稳固的支撑作用。

综上所述，本发明的可二维调整的光学透镜组件与公知技术相比较至少具有下列的优点与功效：

依照本发明的可二维调整的光学透镜组件，其是利用用于调整投影显示器中投影的物镜的横向垂直方向与纵向垂直方向位置，而不必调整其内部的各部分镜片位置，使调整校正机构得以简化。

依据本发明的可二维调整的光学透镜组件，其影像移动的方向与调整透镜时透镜的移动方向相同，所以简化了透镜调整程序。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种更动与润饰，因此本发明的保护范围是以权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种可二维调整的光学透镜组件，包括：

一外框架，其安置在光机内部，所述外框架两侧周缘与光机壳体之间具有一容许间隙，使所述外框架可在所述容许间隙范围内移动；

一透镜支撑架，其安置在所述外框架内部，用以支撑一光学透镜组件，所述透镜支撑架可相对于外框架上下移动，所述光学透镜组件具有一光轴；

一第一方向调整工具，其设置在所述光机壳体与所述外框架之间，沿着与所述光轴垂直的一外框架左右两侧空间的第一方向配置，并借助将外框架连同透镜支撑架沿第一方向调整工具进行调整，使所述光学透镜组件可沿第一方向移动；以及

一第二方向调整工具，其设置在所述外框架与所述透镜支撑架之间，沿着与所述光轴垂直的一第二方向配置，并借助调整所述第二方向调整工具，使所述光学透镜组件可沿所述外框架上下空间的第二方向移动，其中所述第一与所述第二方向之间呈一固定角度。

2.如权利要求1所述的可二维调整的光学透镜组件，其中至少一个弹性夹具配置在所述外框架与光机壳体之间，通过所述弹性夹具可使安置在外框架的所述透镜支撑架外侧缘与光机壳体紧密耦接。

3.如权利要求2所述的可二维调整的光学透镜组件，其中所述弹性夹具较好为四个，并分别配置在所述外框架的四个角落与光机壳体之间。

4.如权利要求1所述的可二维调整的光学透镜组件，其中所述第一与所述第二方向调整工具是一螺丝。

5.如权利要求1所述的可二维调整的光学透镜组件，其中所述第一方向与所述第二方向互相垂直。

6.如权利要求1所述的可二维调整的光学透镜组件，其中所述透镜支撑架的材质为塑性材质，且所述透镜支撑架的一侧边与所述光机壳体接近垂直接合。

7.如权利要求1所述的可二维调整的光学透镜组件，所述光机壳体的材质为模塑料块。

8.一种可二维调整的光学透镜组件，用以调整所述光学透镜组件的一光轴的方向与投射光束一致，所述可二维调整的光学透镜组件包括：

一外框架，其安置在光机内部，所述外框架两侧周缘与光机壳体之间具有一容许间隙，使所述外框架可在所述容许间隙范围内移动，且在所述外框架上相邻的两边缘各自配置一突出部，各突出部中分别形成一配合孔；

一透镜支撑架，其安置在所述外框架内部，用以支撑一光学透镜组件，所述透镜支撑架可相对于外框架上下移动，所述光学透镜组件具有一光轴；

一第一方向调整工具，其沿与所述光轴垂直的一外框架两侧左右空间的第一方向配置，其一端的配合孔与光机壳体的对应突出部分对应，所述外框架的所述突出部上的所述配合孔，与所述光机壳体的对应突出部分相对应，所述突出部可对应所述外框架螺旋装入，当所述突出部对应所述外框架旋入或旋出时，则使外框架连同光学透镜组件可沿所述第一方向移动；以及

一第二方向调整工具，其沿着与所述光轴垂直的一第二方向配置，其一端的配合孔与光机壳体的对应开口部对应，其另一端与透镜支撑架的螺孔相对应，当所述调整工具对应所述透镜支撑架旋入或旋出时，则使光学透镜组件可沿所述外框架上下空间的第二方向移动，其中所述第一与所述第二方向之间呈一固定角度。

9.如权利要求8所述的可二维调整的光学透镜组件，其中多个弹性夹具配置在所述外框架与光机壳体之间，使所述外框架与所述透镜支撑架与光机壳体紧密耦接。

10.如权利要求9所述的可二维调整的光学透镜组件，其中弹性夹具较好为四个，并分别配置在所述外框架与光机壳体间的四个角落。

11.如权利要求8所述的可二维调整的光学透镜组件，其中所述第一与所述第二方向调整工具是一螺丝。

12.如权利要求8所述的可二维调整的光学透镜组件，其中所述第一方向与所述第二方向互相垂直。

13.如权利要求8所述的可二维调整的光学透镜组件，所述透镜支撑架的材质为塑性材质，且所述透镜支撑架的一侧边与所述光机壳体接近垂直接合。

14.如权利要求8所述的可二维调整的光学透镜组件，所述光机壳体的材质为模塑料块。

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