CN1621935A - 光学引擎的棱镜组合结构及其检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学引擎的棱镜组合结构及其检查方法，由将图像投射到屏幕的投射透镜；安装投射镜的组合架；在组合架一侧形成的下部托架；附着在下部托架上面的棱镜；附着在棱镜上端部的上部托架；接合在上部托架及下部托架的液晶显示板，组成的光学引擎的光合成系统中，在上、下托架的棱镜附着面上设置中心孔；对应中心孔的中心标记设置在棱镜上、下面，并使中心孔及中心标记相一致，棱镜的附着面位置设置成最佳化，可以最小化像素失真(歪扭)等质量问题，并且，可以用肉眼确认棱镜组合状态，因此具有提高作业及质量效果，还可以通过摄像机确认并由自动组合机器来进行组合，因此具有可以将光合成系统组合工序实现整体自动化效果。

Description

光学引擎的棱镜组合结构及其检查方法

技术领域

本发明是关于图像投射仪器中使用的光学引擎，特别是关于构成光学引擎的光合成系统棱镜组合结构及其检查方法的一项发明。

背景技术

一般的图像投射仪器有背投电视机及投影仪等。上述背投电视机，从光学引擎组件产生的图像信号，经反射镜反射使图像投射在屏幕全面上，使视听者对图像产生兴趣。一般投影仪直接与电脑及摄录像机、数码影碟机DVD、磁带录像机VTR等相连，并投射到屏幕上进行投影而使用在背投电视或多煤体教育的尖端视听多用图像仪器中。

对为驱动如同上述图像仪器的光学引擎结构参照附图说明如下。图1为在一般的投影仪中使用的光学引擎结构图。如同由同一个图中所示，一般的投影仪的光学引擎100大体由下述结构构成：从光源灯10产生的白色光，通过许多透镜和反射镜的过程中分离为红、绿、蓝R、G、B三种光入射到液晶显示板91的照明系统101；通过从上述照明系统101入射的红、绿、蓝R、G、B光的液晶显示板合成为一个的同时，通过投射透镜向屏幕全面进行放大的光合成系统102构成。

在上述光合成系统102中，棱镜90的作用是通过红、绿、蓝R、G、B的各液晶显示板91的各色的图像合成为一个图像；而透镜95的作用是将通过棱镜90合成的图像向屏幕进行放大和投射。对如同上述构成的投影仪光学引擎100的动作过程说明如下。首先，从灯光源10产生的白色光，通过反射镜20向一个方向发射。接着，上述白色光在蝇眼式透镜FEL透镜部30中调整后，将反射到全反射透镜40a，并通过聚光镜50。具有上述红、绿、蓝R、G、B三种色成分的白色光，在色度滤光器60a中只允许通过红R光，而剩余的绿、蓝G、B光全部进行反射。通过上述色度滤光器60a的红R光，反射到全反射镜40b，并经过双向分色透镜70a到达液晶显示板91a。在已入射上述红R光的液晶显示板91a中产生对应于红R光的图像。并且，在上述色度滤光器60a中被反射的绿、蓝G、B光入射到色度滤光器60b。在上述色度滤光器60b中通过蓝B光，而绿G光被反射并经过上述双向分色透镜70b到达液晶显示板91b。在入射上述绿G光的上述液晶显示板91b中产生对应于绿G光的图像。并且，通过上述色度滤光器60b的蓝B光经过全反射镜40c、40d和双向分色透镜70c到达液晶显示板91c；而在液晶显示板91c中产生对应于蓝B光的图像。

在上述各自液晶显示板91中产生的红、绿、蓝R、G、B的图像，通过棱镜组合变换为完整的图像；上述组合成的图像通过投射透镜95在屏幕中实现放大的映像，从而给视听者提供具有鲜明而生动感的大型画面图像。但是，如同上述的光学引擎，特别需要对光合成系统102组合工序形成非常严格的质量管理。此时，上述组合工序是指将投射透镜95、棱镜90、液晶显示板91的各自中心取同一的中心工序而言。如果这种组合不正确的形成，则产生像素(Pixel)失真(即歪扭)，对画面质量产生致命性问题。图2为表示根据传统技术光学引擎的光合成系统视图。如同由同一个图所示，光合成系统是由下述结构构成：为图像投射到屏幕的投射透镜95；安装上述投射透镜95的组合架80；在上述组合架80一侧形成的下部托架85；附着在上述下部托架85上面的棱镜90；附着在棱镜90的上端部的上部托架87；接合在上述上部托架87及下部托架85的液晶显示板91等组成。

对如同上述构成形成的传统光合成系统组合过程参照附图观察分析如下。首先，参照图3观察棱镜90的组合过程如下。图3为表示根据传统技术光学引擎100的棱镜90组合过程视图。如同由同一个图中所示，在组合架80一侧，为附着棱镜90设置下部托架85，并形成为一体。在上述下部托架85的上面，设置比其周围微高而较突出的棱镜附着面85a。接着，上述附着面85a在对角线方向设置垄沟形状的四个方向分割面。接着，在以上述四个方向分割面形成的附着面上，为附着棱镜190，首先在附着面上覆盖紫外线UV粘合剂75。上述紫外线UV粘合剂75具有在常温下维持液态，只有为硬化而照射的光存在时才能形成硬化的性质。

根据具有上述特性的紫外线UV粘合剂75，在形成棱镜覆盖膜的附着面85a上将棱镜绊住。然后，调整棱镜90组合位置来进行固定。作为一个为上述棱镜90调整到正确的组合位置的方法，通常使用棱镜190的一个棱角的直角的方法。这种方法是可以根据与组合架80一侧下部托架85形成界线的侧壁83和下部托架85b的一侧边形成的组合凸起85b来形成。上述侧壁83和组合凸起85b彼此排列成直角的结构形成。接着，在以上述直角排列结构形成的组合凸起85b及侧壁83的棱角边方向贴紧棱镜90。此时，附着在上述下部托架85上面的棱镜90的面积彼此相等，因此下部托架85一侧棱角部和棱镜90的一侧棱角部调整成相一致，则剩余棱角部自动的调整为相一致。如同上述，调整棱镜90的组合位置后，对紫外线UV粘合剂75进行硬化。

上述紫外线UV粘合剂75在棱镜附着面85a和棱镜90之间，以液态均匀厚度形成覆盖层，在这里用另外的光进行照射时，紫外线UV粘合剂75被硬化，并在棱镜附着面85a上进行附着棱镜90。然后，在上述棱镜90的上面，附着上部托架87。上述上部托架87以对应于下部托架85的结构形成。在上述上部托架87底部形成的棱镜附着面85a上，覆盖紫外线UV粘合剂75。然后，将上部托架87绊住在棱镜90上面来调整组合位置。此时，在上部托架87的周边设置与下部托架85中起相同作用的组合凸起85b要在一定的插销中形成。如同上述，调整上部托架87的组合位置后，在棱镜90和上部托架87的组合面上，照射光来硬化紫外线UV粘合剂75。由此结束棱镜90的组合过程。其次，对液晶显示板91的组合过程参照图4仔细说明如下。

图4为表示根据传统技术光学引擎的液晶显示板91组合过程视图。如同由同一个图中所示，棱镜90附着在上部托架87和下部托架85之间；而在上述上部托架87和下部托架85的侧面，形成许多接合孔85c、87c。接着，在上述接合孔85c、87c中接合液晶显示板91，但为接合要利用另外的接合工具93。如同上述，已被接合的液晶显示板91通过照明系统被分离的红、绿、蓝R、G、B各自图像进行入射；而上述图像在棱镜90中被组合为一个完整的图像。接着，在上述棱镜90中被组合的图像，通过投射透镜投射到屏幕；上述投射透镜的组合过程如同在图5中所示，为棱镜90及液晶显示板91组合，在与下部托架85一体形成的组合架80一侧，形成透镜安装部81。

在上述透镜安装部81左右两侧面，设置为一次定位组合位置的多个组合凸起81a。接着，与上述组合凸起81a对合的接合孔95a在投射透镜95左右两侧形成。在上述形成组合凸起81a的透镜安装部81中，安装投射透镜95后，利用另外的接合工具97进行固定。如同上述，由棱镜90、液晶显示板91、投射透镜95的组合过程来形成光合成系统102；而上述光合成系统102，如同在图6中所示，安装在光学引擎100中。上述光学引擎100通常使用在液晶背投电视机及液晶显示投影仪等的图像投射仪中。如同上面所观察，传统的光学引擎100的光合成系统102组合过程，通常投射透镜95通过导轨(杆)及接合工具97来进行组合；而液晶显示板91由于利用自动组合机来置位(Setting)固定位置，因此正确度较高。

但是，上述棱镜90在下部托架85覆盖紫外线UV粘合剂75来附着固定棱镜90；在棱镜90上面，再一次将上部托架87利用紫外线UV粘合剂75来固定；这种组合过程，需要通过手工作业才能置位附着位置，因此正确度低并由此产生作业偏差。这种作业偏差，当光合成系统102进行调整组合时，与液晶显示板91的移动量有关，因此液晶显示板91的调整边界(margin)如果偏差较大时画面变成梯形形状的问题。

特别是，棱镜90附着工序通常使用紫外线UV粘合剂75来硬化固定，但如果棱镜90附着状态的附着程度不高，则将投射透镜95附着后，在移动液晶显示板91来光合成系统102进行组合的工序中，因调整边界不足，不仅出现组合调整困难，而且部件之间的组合调整状态偏差较大情况下，将光学引擎100附着在电视机及投影仪时，画面显示位置产生偏差，因此产生增加生产调整时间的问题。并且，将棱镜90在具有形成直角棱角的侧壁83和组合凸起85b棱角方向贴紧之后，对紫外线UV粘合剂75用另外的光进行照射硬化；但这种硬化作业完全形成之后，由于从外观角度不能进行正确组合检查，因此存在质量管理困难的问题。由于上述的原因，在为光合成系统102组合调整的棱镜90附着工序中，对棱镜90的附着位置的最佳化及检查工序管理及作业方法带来了不便。

发明内容

本发明是为解决上述存在的问题而提出的，本发明的目的是提供为正确进行光学引擎光合成系统棱镜的组合，在托架的棱镜组合面上对角线方向形成中心孔，与在棱镜上面形成的中心标记相一致来形成正确组合的光学引擎的棱镜组合结构；另一个目的是提供从外观上确认棱镜组合最佳位置的检查方法。

根据为达到上述目的而提出的本发明光学引擎的棱镜组合结构是由下述结构构成：为把图像投射到屏幕而设置的投射透镜；安装上述投射透镜的组合架；在上述组合架一侧形成的下部托架；附着在上述下部托架上面的棱镜；附着在上述棱镜的上端部的上部托架；结合在上述上部托架及下部托架的液晶显示板等。在上述结构形成的光学引擎的光合成系统中，

在上述上、下部托架的棱镜附着面，形成具有一定形状的中心孔；对应于上述中心孔的中心标记设置在上述棱镜上、下面上，并使中心孔及中心标记相一致作为其特征。

并且，根据本发明光学引擎的棱镜组合/检查方法，是由下述阶段组成：在下部托架附着面覆盖紫外线UV粘合剂的阶段；在上述下部托架上面绊住棱镜的阶段；从下部托架的中心孔底面投射夹具光源的阶段；上述夹具光源通过放大镜放大阶段；通过上述放大镜，对下部托架的中心孔和棱镜的中心标记的一致状态，用肉眼确认阶段；将上述下部托架的中心孔和棱镜的中心标记的中心调整为相一致的阶段；在上述棱镜上面覆盖紫外线UV粘合剂的阶段；在上述棱镜上面绊住上述上部托架的阶段；将上述棱镜上面的标记和上部托架的中心孔调整为相一致阶段；上述托架和棱镜的组合中心是否相一致，通过放大镜用肉眼进行检查阶段等包括在内形成作为其特征。

本发明的效果是由于光学引擎的光合成系统的组合工序中重要部件一棱镜的附着位置能够实现最佳化，因此，可以最小化像素失真等质量问题；并且，对棱镜组合状态可以用肉眼确认，因此具有提高作业及质量的效果；并且棱镜的组合位置代替用肉眼确认用摄像机确认，并用自动组合机器进行组合，因此具有对光合成系统整体工序可以实现自动化的效果。

附图说明

下面根据典形实例参照附图对本发明作进一步的详细说明。

图1为一般投影仪中使用的光学引擎结构图。

图2为表示根据传统技术的光合成系统视图。

图3为表示根据传统技术棱镜组合过程视图。

图4为表示根据传统技术液晶显示板组合过程视图。

图5为表示根据传统技术投射透镜组合过程视图。

图6为表示根据传统技术光合成系统安装在光学引擎的结合视图。

图7为表示根据本发明光合成系统视图。

图8为表示根据本发明棱镜组合过程视图。

图9为表示根据本发明中心孔和中心标记相一致状态的平面图。

图10为表示根据本发明液晶显示板及投射透镜组合过程视图。

图11为表示根据本发明一个实例分解视图。

图12为根据本发明其他实例多种形状中心孔的预示平面图。

以下是附图中主要部分的标记说明

3：夹具光源；        5：放大镜；         7：摄像机；

75：紫外线UV粘合剂； 80、180：结合架；

81、181：透镜安装部；83、183：侧壁；     85、185：下部托架；

87、187：上部托架；  90、190：棱镜；     91：液晶显示板；

93：接合工具；       100：光学引擎；     101：照明系统；

102：光合成系统；    185a、187d：中心孔；190a：中心标记

具体实施方式

事先要说明的是对与传统技术同一部分采用同一的符号。图7为表示根据本发明光合成系统视图。如同由同一个图中所示，根据本发明光合成系统102是由下述部件构成：为图像投射到屏幕的投射透镜95；安装投射透镜95的组合架180；在上述组合架180一侧形成一体并形成“X”字型中心孔185d的下部托架185；附着在上述下部托架185上面并在上下面标识中心标记190a的棱镜190；附着在上述棱镜190上面并形成对应于下部托架185的“X”字形中心孔187d的上部托架187；与上述上部托架187及下部托架185相接合的液晶显示板191构成。

对根据如同上述构成形成的本发明光合成系统的组合过程参照附图观察如下。图8为根据本发明光学引擎的棱镜组合过程视图。如同由同一个图中所示，在棱镜190的上、下面形成各自“X”字型中心标记190a。接着，在上部托架187和下部托架185的棱镜附着面185a形成“X”字型中心孔185d、187d。然后，为上述托架185，187和棱镜190进行接合，首先，在下部托架185的棱镜附着面185a覆盖紫外线UV粘合剂75。接着，在上述棱镜附着面185a上绊住棱镜190。接着，从下托架185底面将夹具光源3向上侧照射并在放大镜5中进行放大。通过上述放大镜5将已放大状态的棱镜190的中心标记190a和在下部托架185形成的“X”字型中心孔185d调整为相一致。然后，用另外的进行光照射来将上述下部托架185和棱镜190以紫外线UV进行硬化。

如同上述用另外的光照射的理由是为了促进紫外线UV的硬化，其方法可以是通过提高周围温度来硬化，或者也可以是需要一定时间的自然硬化方法等。通常，在上述棱镜190上面覆盖紫外线UV粘合剂75，并将上部托架187绊住。对上述棱镜190上面的中心标记190a和上部托架187的中心孔187d，调整到相一致之后，照射另外的光来使上部托架187和棱镜190紫外线UV进行硬化。上述中心孔185d、187d及中心标记190a的中心，通过放大镜5作业者肉眼可以确认并对它进行调整来达到组合位置的最佳化。

在这里，如同由图9中所示，在上述棱镜190中形成的中心标记190a，为识别在托架185、187形成的中心孔185d、187d之间的偏差，标识其容许范围。容许范围能够肉眼比较测量，因此可以实现附着位置最佳化。如同上述的本发明中，在上、下托架187、185形成“X”字型中心孔185d、187d，对此对应的中心标记190a标识在棱镜上、下面。此时，上述中心孔185d、187d的形状不仅有“X”字型，而且还有“＋”型、“◇”、“□”、“○”型及它们有组合来制成多种形状等。由此，中心标记190a的形状是与中心孔185d、187d对应形状做成。其次，对液晶显示板191及投射透镜95的组合过程参照图10仔细说明如下。图10为表示根据本发明光学引擎的液晶显示板及投射透镜组合过程视图。如同由同一个图中所示，棱镜190附着在上部托架187和下部托架185之间；而在上述上部托架187和下部托架185的侧面，形成许多接合孔185c，187c。接着，在上述接合孔185c、187c中接合液晶显示板191，但为接合要用另外的接合工具193。

如同上述已被接合的液晶显示板191通过照明系统被分离的红、绿、蓝R、G、B各自的图像被入射；而上述图像在棱镜190中组合为一个完整的图像。接着，在上述棱镜190中已被组合的图像，通过投射透镜95投射到屏幕上；而上述投射透镜95的组合过程，为棱镜190及液晶显示板191组合的下部托架185形成为一体的组合架180一侧形成透镜安装部181。在上述透镜安装部181左右两侧，为使一次性组合投射透镜95而设置许多个接合凸起181a。接着，与上述组合凸起181a对接的接合孔95a在投射透镜95左右两侧形成。在形成上述组合凸起181a的透镜安装部181安装投射透镜95之后，要用另外的接合工具97进行固定。

图11为表示根据本发明一个实例分解视图。如同由同一个图上所示，对棱镜190和托架185、187的对齐的作业，代替利用夹具光源3和放大镜5，作业者直接用肉眼确认作业，设置摄像机7并通过自动组合机器，移动棱镜190或相应型体结合部件来使光学性中心相一致，从而可以形成自动化作业。图12为根据本发明另一个实例对具有多样化形状的中心孔预示图。如同由同下个图中所示，虽然根据本发明中心孔185d、187d的形状可以制造成多种各样，特别是对“＋”型、“◇”、“○”、型作为基准，并对基本型进行组合形成″ ″型，″

″型，″ ″型，″

″型，″ ″型，″ ″型，″ ″型，″

″型，″ ″型等许多型。

Claims (8)

1、一种光学引擎的棱镜组合结构，其特征是：为图像投射到屏幕的投射透镜；安装上述投射透镜的组合架；在上述组合架一侧形成的下部托架；附着在上述下部托架上面的棱镜；附着在棱镜上端部的上部托架；接合在上述上部托架及下部托架的液晶显示板等。在上述结构构成的光学引擎的光合成系统中，在上述上、下部托架的棱镜附着面上形成具有一定形状的中心孔；对应于上述中心孔的中心标记设置在棱镜上、下面，并具有中心孔及中心标记相一致作为其特征的光学引擎的棱镜组合结构。

2、根据权利要求1所述的棱镜组合结构，其特征是：上述中心孔的形状以“X”字形状构成。

3、根据权利要求1所述的棱镜组合结构，其特征是：上述中心孔的形状为“+”型、“◇”型、“□”型、“○”型及其组合形成的”

型， 型， 型， 型，

型，

型， 型，

型， 型等组合型。

4、根据权利要求1所述的棱镜组合结构，其特征是：为认识在上述棱镜上下面托架中心孔的偏差而设置的偏差容许范围，标识成中心标记(Marking)。

5、一种光学引擎的棱镜组合检查方法，其特征是：具有在下部托架的棱镜的附着面覆盖紫外线UV粘合剂的阶段；在上述下部托架上面绊住棱镜的阶段；从下部托架的中心孔底面投射夹具光源的阶段；通过上述夹具光源放大镜进行放大阶段；通过上述放大镜，对下部托架的中心孔和棱镜的中心标记的一致状态，用肉眼确认阶段；将上述下部托架的中心孔和棱镜的中心标记的中心调整为相一致的阶段；在上述棱镜上面覆盖紫外线UV粘合剂的阶段；在上述棱镜上面绊住上部托架的阶段；将上述棱镜上面的中心标记和上部托架的中心孔调整为相一致阶段；通过放大镜肉眼确认上述托架和棱镜的组合中心是否相一致的阶段。

6、根据权利要求5所述的检查方法，其特征是：对上述紫外线UV粘合剂，照射另外的光来硬化上、下部托架和棱镜紫外线滤光镜。

7、一种光学引擎的棱镜组合检查方法，其特征是：在下部托架的棱镜附着面覆盖紫外线UV粘合剂的阶段；在上述下部托架上面绊住棱镜的阶段；对上述下部托架的中心孔和棱镜的中心标记相一致状态，通过摄像机确认的阶段；将上述下部托架的中心孔和棱镜的中心标记的中心，通过自动组合机器调整为相一致的阶段；在上述棱镜上面覆盖紫外线UV粘合剂的阶段；在上述棱镜上面绊住上部托架的阶段；对上述上部托架的中心孔和棱镜的中心标记的相一致状态，通过摄像机确认的阶段；将上部托架的中心孔和棱镜的中心标记的中心，通过自动组合机器调整为相一致的阶段。

8、根据权利要求7所述的检查方法，其特征是：对上述紫外线UV粘合剂，用另外的光进行照射来硬化上、下部托架和棱镜紫外线UV粘合剂。

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