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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für ein Prismenbauteil
wie es beispielsweise in Bilderzeugungssystemen eingesetzt wird.
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Die 1 zeigt
das Schema der Verwendung eines Prismenbauteils 104 in
einem Projektionssystem 100. Das Prismenbauteil 104 wird
dazu verwendet, um Licht 102 von einer (nicht gezeigten) Lichtquelle
auf ein Element, zum Beispiel auf ein Lichtventil 108 zu
lenken. Das Lichtventil 108 pflanzt dem einfallenden Licht 106 im
Zuge der Reflexion Bildinformationen ein. Das reflektierte Licht 110 transmittiert
erneut durch das Prismenbauteil 104 und führt zur
Bilderzeugung.
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Das
Prismenbauteil 104 umfasst eine erste Prismenkomponente 114 und
eine zweite Prismenkomponente 116. Die Prismenkomponenten 114 und 116 sind
entlang der gewinkelten Flächen
beispielsweise durch Verkleben fixiert und zwar beabstandet, so
dass ein Luftspalt gebildet wird. Der Lichtstrahl 102 fällt unter
einem Winkel auf die an den Luftspalt grenzende Fläche der
ersten Prismenkomponente 114, wobei der Winkel größer als
der kritische Winkel für
die Totalreflexion ist. Daher wird der Lichtstrahl 102 in
der ersten Prismenkomponente 114 an der Fläche totalreflektiert
und propagiert zum Lichtventil 108. Das vom Lichtventil 108 reflektierte
Licht 110 trifft auf die den Luftspalt bildenden Grenzflächen der Prismenkomponenten 114 und 116 unter
einem Winkel auf, der kleiner ist als der kritische Winkel der Totalreflexion.
Licht 110 transmittiert daher durch die Prismenkomponente 116.
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In
Bilderzeugungssystemen, wie zum Beispiel Projektoren, ist die Orientierung
des Primenbauteils 104 wichtig. Die Halterung für das Prismenbauteil 104 muss
dieses genauestens in Position und Orientierung halten damit ein
ungestörtes
Bild erzeugt werden kann. Insbesondere mit Bezug auf den in 1 gezeigten
Aufbau darf sich das Prismenbauteil nicht relativ zum Lichtstrahl 102 nach
oben oder nach unten bewegen, es darf nicht kippeln und es darf
sich nicht seitwärts
entlang der optischen Achse des Lichtstrahls 102 bewegen
können.
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Die
Tatsache, dass die Prismenkomponenten 114 und 116 lediglich
an einigen kleinen Flecken miteinander zum Prismenbauteil 104 verklebt
sind, um den Luftspalt zu bilden und das Prismenbauteil 104 in
einer technischen Umgebung mit typischerweise großen Temperaturschwankungen
und Vibrationen zum Einsatz kommt erhöht die Komplexität der Anforderungen.
Es sollten daher jegliche unnötige Spannungen
oder unnötiger
Druck auf die Klebeflecken vermieden werden. Insbesondere sollte
von der Halterung kein Druck ausgehen, der dazu führen könnte, die
beiden Prismen 114 und 116 gegeneinander zu verschieben.
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In
einer Konfiguration gemäß dem Stand
der Technik ist das Prismenbauteil 104 an seine Halterung
mittels zweier Metallklammern befestigt. Diese Klammern beschädigen manchmal
die Prismen. Ausserdem werden zusätzliche Assemblierschritte
notwendig.
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Letztlich
spielen bei kommerziellen Produkten die Kosten und das Gewicht eine
wichtige Rolle. Die Halterung sollte daher wenige Teile umfassen. Sie
sollen vorzugsweisse gegossen sein und aus leichtem und kostengünstigem
Material bestehen.
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Es
besteht daher ein Bedürfnis
nach einem System zur Halterung eines Prismenbauteil das lediglich
ein paar einfach herzustellende Teile umfasst, wobei das System
die Orientierung des Prismenbauteils fixiert und dabei nur geringfügig solche
Kräfte ausübt, die
eine Verschiebung der Prismenkomponenten, die das Prismenbauteil
bilden zueinander bewirken würden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System zur Halterung
für ein
Prismenbauteil anzugeben, das lediglich ein paar einfach herzustellende
Teile umfasst, wobei die Halterung die Orientierung des Prismenbauteils
fixiert und dabei nur geringfügig
Kräfte
ausübt,
die eine Verschiebung der Prismenkomponenten, die das Prismenbauteil
bilden zueinander bewirken würden.
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Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass das Prismenbauteil Prismenkomponenten dergestalt
umfasst, dass die erste Prismenkomponente (hier auch untere Prismenkomponente
genannt, um die Referenz zu den Figuren zu erleichtern) breiter
ist als die zweite Prismenkomponente (hier auch obere Prismenkomponente
genannt) und dadurch seitlich über
die zweite Prismenkomponente hinaus stehende Absätze gebildet werden. Diese schrägen Absätze werden
die Hauptlast des Druckes übernehmen,
der durch eine, das Prismenbauteil an Ort und Stelle haltende Klammer
ausgeübt
wird.
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Die
Klammer umfasst schräg
stehende nach innen haltende Oberflächen die parallel zu den Absätzen der
ersten Prismenkomponente verlaufen. Die Klammer umfasst auch Ausnehmungen
in ihren Wänden,
die ihrerseits nach unten weisende Sperrelemente umfassen. In der
Anwendung drücken
die Sperrelemente auf die durch die erste Prismenkomponente gebildeten
Absätze.
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Der
obere Teil der Seitenwände
der Klammer ist schmaler als der untere Teil der Seitenwände. Die oberen
Seitenwände
und das Dach der Klammer sind an den oberen Teil des Prismas angepasst
und verhindern ein Verrutschen. Durch sie wird jedoch kein konstanter
Druck auf den oberen Teil des Prismas ausgeübt. Die Schnappelemente, die
von den oberen Wänden
ausgehend nach unten ragen, haben im Vergleich zum unteren Teil
der Seitenwände
einen geringeren Abstand voneinander, während der untere Teil der Ausnehmungen
einen grösseren
Abstand zueinander besitzt. Dieser größere Abstand entspricht dem
Abstand des unteren Teils der Seitenwände.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt
gemäß dem Stand
der Technik schematisch die Seitenansicht eines Projektors welcher
ein Prismenbauteil umfasst.
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2 zeigt
die isometrische Explosionsansicht eines Prismenbauteils zusammen
mit der Halterung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt
die Draufsicht des Prismenbauteils der 2
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4 zeigt
die Ansicht der Rückseite
der Klammer der 2
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5 zeigt
die Seitenansicht einer Innenwand der Klammer aus 2
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6 zeigt
die isometrische Ansicht des Prismenbauteils zusammen mit der Halterung
in montierter Form.
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Die
unten aufgeführten
Bezugszeichen und deren zugeordneten Elemente werden in den Figuren
und in der Beschreibung verwendet
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- 100
- Projektor
- 102
- Beleuchtungsstrahl
- 104
- Prismenbauteil
- 106
- vom
ersten Prisma reflektiertes Licht
- 108
- Lichtventil
- 110
- Licht
reflektiert vom Lichtventil
- 112
- Bild
- 114
- erste
(obere) Prismenkomponente
- 116
- zweite
(untere) Prismenkomponente
- 202
- Basisplatte
- 204
- Prismenbauteil
- 206
- Klammer
- 208
- Linse
- 210
- Basis-Seitenführung
- 212
- Arme
für Basis-Frontanschlag
- 214
- obere
Prismenkomponente
- 216
- untere
Prismenkomponente
- 218
- Klammerbügel für oberes
Prisma
- 220
- obere
Seitenwände
der Klammer
- 222
- untere
Seitenwände
der Klammer
- 224
- schräge innere
Halteflächen
der Klammer
- 226
- Aussparungen
der Klammer
- 228
- Sperrelemente
der Aussparungen der Klammer
- 230
- Haltearme
für Linse
- 232
- schräge Absätze des
unteren Prismas
- 234
- Befestigungsflansch
der Klammer
- 236
- Verbindungspunkte
mit der Basishalterung
- 238
- Positionierstifte
an der Basishalterung
- 240
- Positionierlöcher im
Befestigungsflansch der Klammer.
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2 zeigt
die isometrische Explosionsansicht eines Prismenbauteils 204 zusammen
mit einer Halterung (die eine Basisplatte 202 und eine
Klammer 206 umfasst) entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Das Prismenbauteil 204 umfasst eine obere Prismenkomponente 214 und
eine untere Prismenkomponente 216. Die untere Prismenkomponente
ist breiter als die obere Prismenkomponente und bildet daher schräge Absätze 232 die über das
die obere Prismenkomponente 214 hinausragen. Beispielsweise
kann die obere Prismenkomponente 214 34 mm breit sein während die
untere Prismenkomponente 216 37 mm breit sein kann. Dies
führt zu
einer Absatzbreite von 1.5 mm zu beiden Seiten der Prismenkomponenten.
Die Situation ist anschaulicher in 3 dargestellt,
die die Draufsicht des Prismenbauteils 204 zeigt. Prismenbauteil 204 ist
in 3 nicht maßstabsgetreu
gezeigt, denn die untere Prismenkomponente 216 ist zur
Verdeutlichung mit übertriebener
Breite dargestellt. Die Absätze 232 sind
wichtige Merkmale des Prismenbauteils 204, da dies die Bereiche
sind, auf die durch die Klammer 206 Kräfte ausgeübt werden.
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Auf
die 2 zurückkommend
umfasst die Klammer 206 schräge innere Halteflächen 224 die parallel
zu den schrägen
Absätzen 232 der
unteren Prismenkomponente 216 verlaufen. Die Klammer 206 umfasst
auch Ausnehmungen 226 mit Sperrelementen 228 die
vom oberen Teil der Ausnehmungen 226 nach unten ragen.
Es sind die Sperrelemente 228 die den Kontakt zwischen
Klammer 206 und Prismenbauteil 204 herstellen.
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Die 4 stellt
eine vereinfachte Rückansicht
der Klammer 206 dar, wobei der in 2 dargestellte
Bügel 218 um
der Klarheit der Darstellung willen weggelassen wurde. Die 5 stellt
eine vereinfachte Innenansicht der Innenwand der Klammer dar. Die 4 und 5 illustrieren
die Struktur der Halteflächen 224,
der Ausnehmungen 226 (in 4 nicht
sichtbar) und der Sperrelemente 228 aus unterschiedlichen
Ansichten. Die 6 illustriert das mit der Halterung
gebrauchsfertig montierte Prismensystem.
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Bei
der Anwendung können
sich die Hälteflächen 224 aufgrund
der Ausnehmungen 226 leicht verbiegen, was zu einem leichten
Druck auf das Prismenbauteil sowohl nach unten als auch zur Seite
(in 2 nach links) führt. Das rührt daher, dass die Klammer 206 an
die Basisplatte 202 montiert ist und dadurch die Sperrelemente 228 auf
die schrägen
Absätze 232 der
untere Prismenkomponente drücken. In
der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die Befestigungsflansche 234 der
Klammer mit den Verbindungspunkten 236 der Basisplatte
verriegelt. Die Positionierstifte 238 stecken in den Positionierlöchern 240 zur
zusätzlichen
Stabilisierung.
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Es
ist zu beachten, dass die oberen Wände 220 enger zusammenstehen
als die unteren Wände 222.
Zwar üben
die oberen Wände 220 keinen
konstanten Druck auf die obere Prismenkomponente 214 aus,
zusammen mit dem Bügel 218 sind
sie aber an die oberen Prismenkomponente 214 angepasst, schützen es
und verhindern, dass es verrutscht. Die Sperrelemente 228,
die von den oberen Wänden 220 ausgehen
haben denselben Abstand wie die oberen Wände 220, während die
unteren Teile der Ausnehmungen 226 so weit wie die unteren
Wände 222 auseinander
stehen.
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Die
Basisplatte 202 umfasst vordere Rückhaltearme 212 und
Seitenführungen 210.
Da die Klammer 206 das Prismenbauteil 204 in Richtung Rückhaltearme 212 drückt, kann
das Prismenbauteil 204 weder in Richtung der Rückhaltearme 212 noch von
ihnen weg verrutschen. Die Seitenführungen 210 verhindern,
dass das Prismenbauteil 204 sich auf der Basisplatte 202 verdreht
oder seitwärts
verrutscht. Da die Klammer 206 das Prismenbauteil 204 auch nach
unten drückt,
kann es auch nicht nach oben oder unten verrutschen.
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Die
Ausführungsform
gemäß 2 umfasst eine
gegossene Linse 208 sowie Haltearme 230 für die Linse.
Dies ist lediglich optional. Die Ausführungsform gemäß 2 ist
besonders bevorzugt, weil ein einziges gegossenes Teil (Klammer 206)
sowohl die Linse 208 als auch das Prismenbauteil an der
Basisplatte 202 befestigt.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „oberes" und „unteres" in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet
wurden, um die Beschreibung an das in den Figuren gezeigte anzupassen,
ohne dass damit eine Einschränkung
in Bezug auf die Orientierung des System gegeben sein soll. Zum
Beispiel könnten
die beiden Prismenkomponenten nebeneinander angeordnet sein oder
die in den Figuren gezeigte obere Prismenkomponente könnte in
der Anwendung unten angeordnet sein.