DE102005048425A1

DE102005048425A1 - Projektionsanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102005048425A1
Application number: DE102005048425A
Authority: DE
Inventors: Harald Burkart; Bruno Fayolle; Cédric DeMesquita
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2007-04-19
Also published as: WO2007042402A1

Abstract

Es wird eine Projektionsanzeigevorrichtung mit einem Projektionsschirm vorgeschlagen, auf welchem Bilder abgebildet werden. Die Bilder werden mittels einer Mikroanzeigevorrichtung und einer Lichtquelle erzeugt und mit optischen Abbildungsmitteln auf den Projektionsschirm abgebildet. Die optischen Abbildungsmittel umfassen eine Projektionslinsenanordnung, die als mechanische Baueinheit ausgebildet ist. Die Projektionslinsenanordnung ist mit mechanischen Einstellmitteln verbunden, um die Projektionslinsenanordnung um wenigstens eine Drehachse von Lagermitteln zu verschwenken. Die Lagermittel können eine Blattfeder umfassen, deren Enden in Aufnahmen fest gehaltert sind, wobei zwischen den Aufnahmen für die Blattfeder ein Spalt vorgesehen ist. Dabei bildet sich die Drehachse im wesentlichen in der Mitte des Spaltes aus.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Projektionsanzeigevorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1.

Hintergrund der Erfindung

Bei Projektionsanzeigevorrichtung, insbesondere bei einem Rückprojektionsfernseher ist es gewünscht, die Bautiefe auf ein Minimum zu reduzieren. Bei bekannten Projektionsfernsehgeräten wird dieses Ziel beispielsweise dadurch erreicht, dass die Abbildungssrahlen mit Projektionsspiegeln mehrfach umgelenkt werden. Anschaulich wird der Abbildungsweg „gefaltet", um die Bautiefe des Gerätes zu reduzieren. Mit zunehmender Bildschirmgröße nimmt bei diesem Konzept allerdings auch die Aufspreizung der Abbildungsstrahlen zu. Dadurch wird die Projektionseinheit zunehmend empfindlicher gegenüber Fertigungstoleranzen der optischen Komponenten. Deshalb müssen die Fertigungstoleranzen auf der einen Seite eng gesetzt werden. Auf der anderen Seite dürfen die Fertigungstoleranzen nicht zu eng gesetzt werden, um das Komplettsystem zu einem akzeptablen Preis herstellen zu können.

Zusammenfassung der Erfindung

Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Projektionsanzeigevorrichtung zu schaffen, mit der eine hohe Abbildungsgenauigkeit bei gleichzeitig niedrigen Kosten erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die gegensätzlichen Anforderungen an die Projektionseinheit werden erfindungsgemäß dadurch überwunden, dass die einzelnen Komponenten der Projektionseinheit justierbar ausgebildet sind, um die geforderte Bildqualität zu erzielen. Die Ausrichtung erfolgt durch ein Verschwenken der Komponenten. Die Erfindung schlägt eine Projektionsanzeigevorrichtung mit einem Projektionsschirm vor, auf welchen Bilder abgebildet werden. Die Bilder werden mittels einer Mikroanzeigevorrichtung und einer Lichtquelle erzeugt und mit optischen Abbildungsmitteln auf den Projektionsschirm abgebildet. Die optischen Abbildungsmittel umfassen eine Projektionslinsenanordnung, die als mechanische Baueinheit ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist die Projektionslinsenanordnung mit mechanischen Einstellmitteln verbunden, um die Projektionslinsenanordnung um wenigstens eine Drehachse von Lagermitteln zu verschwenken.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lagermittel so ausgebildet, dass die Projektionslinsenanordnung um zwei im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnete Drehachsen verschwenkbar ist.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Lagermittel eine Blattfeder oder mehrere Blattfedern, deren Enden in Aufnahmen gehaltert sind, wobei zwischen den Aufnahmen für die Blattfedern ein Spalt vorgesehen ist. In diesem Fall sind die Lagermittel zweckmäßigerweise so gestaltet, dass sich die Drehachse der Lagermittel im wesentlichen in der Mitte des Spaltes und senkrecht zu den Hauptflächen der Blattfedern ausbildet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Blattfedern so bemessen, dass die Biegesteifigkeit senkrecht zu der Hauptfläche der Blattfeder um ein vielfaches kleiner ist als die Biegesteifigkeit parallel zu der Hauptfläche der Blattfeder, so dass die Projektionslinsenanordnung im wesentlichen unabhängig um die eine oder andere Drehachse verschwenkbar ist.

Bei einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung üben die Einstellmittel Stellkräfte auf die Projektionslinsenanordnung aus, um die Projektionslinsenanordnung um die eine oder zwei Drehachsen zu verschwenken.

Vorteilhafterweise weist die Projektionsanzeigevorrichtung drei Mikroanzeigevorrichtungen auf, um Bilder in den Grundfarben Rot, Grün und Blau zu erzeugen, die mit einer Prismenanordnung zu einem einzigen Farbbild kombinierbar sind, das mittels der Projektionslinsenanordnung auf den Projektionsschirm abgebildet wird. Zu diesem Zweck kann für die Abbildung des Farbbildes auf dem Projektionsschirm außerdem noch ein Spiegel vorgesehen sein.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann die Mikroanzeigevorrichtung ein oder mehrere LCOS-Mikroanzeigevorrichtungen umfassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnung offenbart.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeipiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht einer Projektionsanzeigevorrichtung;

2 das Projektionslinsensystem der Projektionsanzeigevorrichtung aus 1 in größerer Einzelheit und in einer perspektivischen Ansicht; und

3 einen Ausschnitt des Projektionslinsensystems aus 2 in einer Ansicht von oben.

Ausführliche Beschreibung
1 zeigt eine Projektionsanzeigevorrichtung 1 in einer schematischen Querschnittsansicht. Die Anzeigevorrichtung 1 weist eine Lichtquelle 2 auf, die eine Mikroanzeigevorrichtung ("Micro display") 3 beleuchtet. Die Lichtquelle 2 ist eine Hochdruckgasentladungslampe, wobei jedoch für diesen Zweck jede andere Lichtquelle einsetzbar ist, die in der Lage ist, einen vergleichbar großen Lichtstrom mit einer vergleichbaren spektralen Verteilung zu erzeugen. Die Mikroanzeigevorrichtung 3 ist in der Figur nur schematisch mit einem Strich angedeutet. In der Praxis handelt es sich hierbei um drei hochauflösende LCD-Filter, die mittels eines Strahlteilers jeweils mit einer der primären Farben Rot, Grün, beziehungsweise Blau zur Erzeugung von Farbkomponentenbildern beleuchtet werden. Die Komponentenbilder der Mikroanzeigevorrichtung 3 werden durch ein Projektionslinsensystem 4 auf einen ersten Spiegel 6 abgebildet. Der erste Spiegel 6 projiziert das Bild auf einen zweiten Spiegel 7 der seinerseits das Bild auf einem Schirm 8 abbildet. Auf dem Schirm 8 schließlich ist das Bild für einen Betrachter sichtbar. In 1 wird deutlich, dass das ursprünglich von der Mikroanzeigevorrichtung 3 erzeugte Bild auf seinem Weg bis zu dem Schirm stark vergrößert wird, wobei die Abbildungsstrahlen der Lichtquelle 2 stark aufgeweitet werden. Aus diesen Gründen ist es notwendig, dass das Projektionslinsensystem um zwei Achsen schwenkbar ausgebildet ist, um Fertigungstoleranzen der Komponenten in dem Abbildungsweg zu kompensieren. Sämtliche für die Darstellung eines Bildes auf dem Schirm 8 erforderlichen Teile sind in einem Gehäuse 9 untergebracht, das eine Bautiefe T aufweist. Mit der vorliegenden Erfindung wird unter anderem angestrebt, die Bautiefe T zu verkleinern.
Die optischen Komponenten des Projektionslinsensystems sind im Stand der Technik bekannt, weshalb an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen wird. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist vielmehr die mechanische Halterung des Projektionslinsensystems, die dessen Lagerung und Verschwenkbarkeit um zwei Drehachsen ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Projektionslinsensystem 4 ist in 2 in größerer Einzelheit dargestellt. Das Projektionslinsensystem 4 umfasst eine Anzahl von optischen Linsen, die zu einer im wesentlichen zylinderförmigen mechanischen Baueinheit 11 zusammengefaßt sind. Die mechanische Baueinheit 11 bildet eine Projektionslinsenanordnung. Die Baueinheit 11 hat einen Durchmesser von ungefähr 6 cm und eine Länge von ungefähr 20 cm. Mit der Linsenanordnung 11 ist ein ringförmiger Flansch 12 fest verbunden, der mit zwei Paaren von Befestigungslaschen 13a, 13b, 14a, 14b versehen ist, die um einen Winkel von 90° zueinander versetzt auf dem Flansch 12 angeordnet sind. Mit den Befestigungslaschen 13a, 13b, 14a, 14b ist jeweils ein Ende von vier Blattfedern 16a, 16b, 17a, 17b fest verbunden. Die anderen Enden der Blattfedern 16a, 16b, 17a, 17b sind mit Auflagen 18a, 18b, 19a, 19b fest verbunden, die ihrerseits mit einer Grundplatte 21 des Projektionslinsensystems 4 starr verbunden sind. Die Grundplatte 21 wird mit Befestigungsschrauben 22 in dem Gehäuse 9 der Projektionsanzeigevorrichtung 1 montiert. Auf der den Auflagen 18a, 18b, 19a, 19b gegenüberliegenden Seite von dem Ringflansch 12 ist ein Lagerring 23 um die Linsenanordnung 11 herum angeordnet und ebenfalls fest mit der Grundplatte 21 beziehungsweise mit einem Schenkel 24 der Grundplatte 21 verbunden. Der Lagerring 23 umschließt die Linsenanordnung 11 mit einem Ringspalt von ungefähr 5 mm Breite. An dem Lagerring 23 sind um 90° zueinander versetzt angeordnete Winkel 26, 27 abgebogen, die mit Gewindebohrungen versehen sind und Einstellschrauben 28, 29 aufnehmen. Die Einstellschrauben 28, 29 sind so lang, dass sie mit der Außenseite der Linsenanordnung 11 in Eingriff bringbar sind. Die Einstellschraube 28 ist dazu geeignet, um auf die Linsenanordnung 11 eine in 2 nach unten gerichtete Kraft auszuüben, die in 2 mit dem Pfeil 31 veranschaulicht ist. In ganz entsprechender Weise ist die Einstellschraube 29 dazu geeignet, um auf die Linsenanordnung 11 eine in 2 nach links gerichtete Kraft auszuüben. Die von der Einstellschraube 29 ausgeübte Kraft ist in 2 durch den Pfeil 32 veranschaulicht. Die mechanische Ausgestaltung des Projektionslinsensystems 4 ist so gewählt, dass für eine ordnungsgemäße Abbildung der Mikroanzeigevorrichtung 3 auf jeden Fall Einstellkräfte in Richtung der Pfeile 31, 32 in unterschiedlicher Größe ausgeübt werden müssen. Die Veränderung der Einstellkräfte wird durch Drehen der Einstellschrauben 28 bzw. 29 erreicht. Eine Variation der Kräfte in Richtung des Pfeiles 32 bewirkt, dass die Linsenanordnung 11 um eine in 2 vertikale Drehachse 33 schwenkt. In ganz entsprechender Weise bewirkt eine Variation von Einstellkräften in Richtung des Pfeiles 31 eine Verschwenkung der Linsenanordnung 11 um eine in 2 horizontale Drehachse 34. Die Drehachsen bilden sich in einem Spalt s zwischen den Befestigungslaschen 13a, 13b, 14a, 14b und den gegenüberliegenden Auflagen 18a, 18b, 19a, 19b aus. Die Länge jedes Spaltes s beträgt 2 bis 3 mm. Der besondere Vorteil dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht darin, dass die Drehlagerung praktisch spielfrei ist, ohne das besonders präzise Drehlager erforderlich sind.
3a zeigt den Bereich der Linsenanordnung 11 aus 2 in einer Ansicht von oben. In dieser Draufsicht wird die Lage der Drehachse 33 in der Mitte des Spaltes s zwischen der Befestigungslasche 13 und der Auflage 18 besonders gut sichtbar. Der Pfeil 32' verdeutlicht die Kraft, die von der Einstellschraube 29 auf die Blattfedern 16a, 16b über die Befestigungslaschen 13a und 13b ausgeübt wird.
In 3b wird das Lagerprinzip gemäß dem erten Ausführungsbeispiel der Erfindung nochmals schematisch veranschaulicht. Die auf die Blattfeder 16a ausgeübte Kraft 32' bewirkt eine Auslenkung der Blattfeder 16a. Da die Blattfeder 16a bis auf den kleinen Spalt s auf der einen Seite fest mit der Befestigungslasche 13a und auf der anderen Seite mit der Aufnahme 18a verbunden ist, bildet sich in der Mitte des Spaltes s die Drehachse 33 aus. Dasselbe Prinzip gilt in entsprechender Weise auch für die anderen Blattfedern des Projektionslinsensystems 4.
Die Blattfedern 16a, 16b, 17a, 17b selbst sind aus einem rostfreien Federstahl hergestellt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt die Länge der Blattfedern 50 mm, die Breite 6 bis 7 mm und die Dicke 0,5 mm. Selbstverständlich sind diese Maßangaben nur als Beispiel gemeint und Abweichungen hiervon sind im Rahmen der Erfindung möglich. Bei der konkret beschriebenen Ausgestaltung der Blattfeder ist sichergestellt, dass die Biegesteifigkeit senkrecht zu der Hauptfläche der Blattfeder um ein vielfaches kleiner ist als die Biegesteifigkeit parallel zu der Hauptfläche der Blattfeder. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Drehen einer Einstellschraube die Projektionslinsenanordnung 11 nur um die eine oder andere Drehachse verschwenkt. Diese Eigenschaft erleichtert das Justieren der Linsenanordnung 11.
Grundsätzlich sind auch andere Federmaterialen zur Herstellung der Blattfedern geeignet, beispielsweise Federbronze.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Verschwenkbarbeit der Projektionslinsenanordnung 11 mit einem System erreicht, bei dem ein Paar von Zentrierzapfen in zugehörigen Aufnahmebohrungen gelagert sind. Wenn die Projektionslinsenanordnung 11 um zwei Achsen unabhängig voneinander verschwenkbar sein soll, so ist dieses System zwei Mal aufzubauen, wobei das Lager für die Drehbewegung um die eine Achse in dem Lager für die Drehbewegung um die andere Achse gelagert ist. Die Drehachsen sind dabei um 90° gegeneinander gedreht. Eine solche Anordnung wird häufig auch als kardanische Lagerung bezeichnet.

Claims

Projektionsanzeigevorrichtung mit einem Projektionsschirm (8) auf welchen Bilder abgebildet werden, wobei die Bilder mittels einer Mikroanzeigevorrichtung (3) und einer Lichtquelle (2) erzeugt und mit optischen Abbildungsmitteln (4, 6, 7) auf den Projektionsschirm (8) abgebildet werden, wobei die optischen Abbildungsmittel (4, 6, 7) eine Projektionslinsenanordnung (11) umfassen, die als mechanische Baueinheit ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionslinsenanordnung (11) mit mechanischen Einstellmitteln (28, 29) und mit Lagermitteln (13a, 13b; 14a, 14b; 16a, 16b; 17a, 17b; 18a, 18b; 19a, 19b) verbunden ist, um die Projektionslinsenanordnung um wenigstens eine Drehachse (33, 34) der Lagermittel zu verschwenken.
Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermittel so ausgebildet sind, dass die Projektionslinsenanordnung (11) um zwei im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnete Drehachsen (33, 34) verschwenkbar ist.
Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermittel eine Blattfeder oder mehrere Blattfedern (16a, 16b; 17a, 17b) umfassen, deren Enden in Aufnahmen ((13a, 13b; 14a, 14b; 18a, 18b; 19a, 19b) gehaltert sind, dass zwischen den Aufnahmen für die Blattfedern ein Spalt (s) vorgesehen ist
Projektionsanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermittel so gestaltet sind, dass sich die Drehachse (33, 34) der Lagermittel im wesentlichen in der Mitte des Spaltes und senkrecht zu den Hauptflächen der Blattfedern ausbildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (16a, 16b; 17a, 17b) so bemessen ist, dass die Biegesteifigkeit senkrecht zu der Hauptfläche der Blattfeder um ein vielfaches kleiner ist als die Biegesteifigkeit parallel zu der Hauptfläche der Blattfeder, so dass die Projektionslinsenanordnung (11) im wesentlichen unabhängig um die eine oder die andere Drehachse (33, 34) verschwenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel (28, 29) Stellkräfte (31, 32) auf die Projektionslinsenanordnung (11) ausgeüben, um die Projektionslinsenanordnung um die eine oder zwei Drehachsen (33, 34) zu verschwenken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsanzeigevorrichtung drei Mikroanzeigevorrichtungen (3) aufweist, um Bilder in den Grundfarben Rot, Grün und Blau zu erzeugen, die mit einer Prismenanordnung zu einem einzigen Farbbild kombiniert werden, dass mittels der Projektionslinsenanordnung (11) auf den Projektionsschirm (8) abgebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abbildung des Farbbildes auf dem Projektionsschirm (8) außerdem noch ein Spiegel (6, 7) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroanzeigevorrichtung (3) ein oder mehrere LCOS-Mikroanzeigevorrichtungen sind.