DE20019955U1

DE20019955U1 - Staubabdichtungseinrichtung für einen massiven Homogenisierungsstab in Projektionsgeräten

Info

Publication number: DE20019955U1
Application number: DE20019955U
Authority: DE
Original assignee: Optoma Corp
Current assignee: Optoma Corp
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2010-11-25
Also published as: US6412954B1; TW439993U; JP3079752U

Description

-•••1-LO

TERMEER STEINMEISTER & PARTNER GbR

PATENTANWÄLTE-EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dr. Nicolaus ter Meer, Dipl.-Chem. Helmut Steinmeister, Dipl.-Ing.

Peter Urner, Dipl.-Phys. Manfred Wiebusoh

Gebhard Merkle, Dipl.-Ing. (FH)

Bernhard P. Wagner, Dipl.-Phys.

Mauerkircherstrasse 45 Artur-Ladebeck-Strasse 51

D-81 679 MÜNCHEN D-33617BIELEFELD

Case: Q0780 -^ Ur/Js/ho "-

24. November 2000-"

OPTOMA CORPORATION ^

No. 11, Li Hsing Rd. Science-Based Industrial Park, ^,
Hsin Chu, Taiwan, Rep. China

Staubabdichtungseinrichtung für einen massiven Homogenisierungsstab in Projektionsgeräten

Priorität: 24. Oktober 2000, Taiwan, Rep. China,
Nr. 89218497 ^

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Staubabdichtungseinrichtung für einen massiven Homogenisierungsstab in Projektionsgeräten, genauer gesagt, ein Staubabdichtungselement, das an einem massiven Homogenisierungsstab in Projektionsgeräten so befestigt wird, dass am Homogenisierungsstab kein Staub anhaftet.

Als herkömmliche Projektionsanzeigegeräte sind u. a. transmissive LCDs (Flüssigkristalldisplays), reflektive LCDs, digitale Mikrospiegelvorrichtungen (DMD = Digital Micro-Mirror Device) bekannt. In Fig. 1 ist schematisch ein herkömmliches Projektionsgerät unter Verwendung eines transmissiven LCD

Optoma Corp.; Q0780

&ldquor; · »·»· &zgr; &zgr;

dargestellt. Dieses Gerät besteht aus einem Projektionsspiegel 10, einer Lichtquelle 11, einer ersten Linsengruppe 12, einem massiven Homogenisierungsstab 13, einer zweiten Linsengruppe 14, einer Projektionsanzeigeeinrichtung 15, einer Bilderzeugungseinrichtung 16 und einem Anzeigeschirm 17. Die erste Linsengruppe besteht aus mindestens einer Linse. Der massive Homogenisierungsstab 13 ist ein optisches Bauteil, das durch dasselbe laufendes Licht homogenisieren kann; der Stab verfügt über eine Eintrittsstahlfläche 137 und eine Austrittsstrahlfläche 138. Die zweite Linsengruppe besteht aus mindestens einer Linse oder einem optischen Element.

Bei dieser Konstruktion durchläuft Licht, das entweder unmittelbar von der Lichtquelle 11 abgestrahlt oder am Reflexionsspiegel 10 reflektiert wurde, die erste Linsengruppe 12 und wird dabei auf die Eintrittsstrahlfläche 137 des Stabs 13 konvergiert. Das Licht ist nach dem Durchlaufen des Stabs 13 homogenisiert. Danach durchläuft das Licht die zweite Linsengruppe 14 und erreicht die Projektionsanzeigeeinrich-0 tung 15, deren Bild durch die Bilderzeugungseinrichtung 16 auf den Anzeigeschirm 17 projiziert wird.

Bei einem anderen bekannten Projektionsgerät, wie es in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, ist die Projektionsanzeigeeinrichtung 15 ein DMD. Wenn das Licht diese Projektionsanzeigeeinrichtung 15 erreicht, wird es zur Bilderzeugungseinrichtung 16 abgelenkt, um dadurch das Bild auf der Projektionsanzeigeeinrichtung 15 auf den Anzeigeschirm 17 zu projizieren.

Beim in Fig. 3 schematisch dargestellten bekannten Projektionsgerät ist die Projektionsanzeigeeinrichtung 15 ein reflektives LCD. Licht, das die zweite Linsengruppe 14 durchlaufen hat und dann die Projektionsanzeigeeinrichtung 15 er-5 reicht, wird erneut zur zweiten Linsengruppe 14 zurückre-

Optoma Corp.; Q0780 *** · »» ·»«* *_#,"

flektiert. Danach wird das Licht um 90° abgelenkt, woraufhin es die Bilderzeugungseinrichtung 16 erreicht, damit das Bild auf der Projektionsanzeigeeinrichtung 15 auf den Anzeigeschirm 17 projiziert wird.
5

Die Hauptfunktion des vorstehend genannten massiven Homogenisierungsstabs 13 besteht darin, das ihn durchlaufende Licht zu homogenisieren, um das projizierte Bild gleichmäßig zu machen. Derzeit bilden Homogenisierungsstäbe diejenige Komponente, die am häufigsten dazu verwendet wird, eine gleichmäßige Bildprojektion zu erzielen. Allgemein gesagt, können Homogenisierungsstäbe in hohle und massive Homogenisierungsstäbe unterteilt werden, wobei hohle Homogenisierungsstäbe optische Stäbe mit einem säulenförmigen Hohlraum sind, dessen Innenfläche mit einem Reflexionsfilm beschichtet ist, der Lichtstrahlen mehrfach innerhalb des Stabs reflektiert, während sie diesen durchlaufen, woraufhin die Lichtstrahlen vom Stab emittiert werden. Je öfter die Lichtstrahlen innerhalb des Stabs reflektiert werden, desto 0 gleichmäßiger ist das vom Stab abgestrahlte, zur Projektion verwendete Licht. Jedoch bestehen beim Brechungsindex des aufgetragenen Reflexionsfilms Beschränkungen. Wenn die Länge des Stabs zu groß ist, führen häufige Reflexionen zu hohen Lichtenergieverlusten, wodurch die Helligkeit im Gesamtprojektionssystem fällt. Solange jedoch die Länge des Stabs angemessen ist, kann ein gleichmäßiges projiziertes Bild erzielt werden, ohne dass zuviel Lichtenergie verlorengeht. So zeigen hohle Homogenisierungsstäbe den Vorteil, dass sie keine allzu große Baulänge benötigen. Demgegenüber werden 0 bei massiven Homogenisierungsstäben Lichtstrahlreflexionen vollständig innerhalb der Stäbe vollzogen. Daher treten keine von der Länge des Stabs abhängigen Lichtenergieverluste auf, was einen Vorteil massiver Homogenisierungsstäbe bildet. Im Vergleich mit hohlen Homogenisierungsstäben ist je-5 doch der Eintrittswinkel von in den Stab eintretenden Licht-

Optoma Corp.; Q0780 ··· · .. ... ·..· ·_#

strahlen nach Brechung an der Eintrittsstrahlfläche relativ kleiner als bei hohlen Stäben, so dass die Anzahl von Reflexionen von Lichtstrahlen kleiner als bei hohlen Stäben ist. Um dieselbe Gleichmäßigkeit im projizierten Bild wie unter Verwendung eines hohlen Homogenisierungsstabs zu erzielen, muss die Länge eines massiven Homogenisierungsstabs notwendigerweise größer sein. Im allgemeinen muss sie mindestens eineinhalbmal so groß wie diejenige eines hohlen Homogenisierungsstabs sein.

Wie oben angegeben, besteht die Hauptfunktion eines Homogenisierungsstabs darin, Licht beim Durchlauf durch den Stab zu homogenisieren, um ein gleichmäßiges Projektionsbild zu erzielen. Bei der Anwendung tritt jedoch ein Problem dahingehend auf, dass dann, wenn Staub an der Austrittsstrahlfläche 13 8 eines massiven Homogenisierungsstabs auftritt, das Bild des Staubs auf den Anzeigeschirm 17 projiziert wird, wodurch das Bild undeutlich wird.

Es zeigte sich, dass Staub auf der Austrittsstrahlfläche 138 eines massiven Homogenisierungsstabs 13 auf den Anzeigeschirm 17 projiziert wird, während dies für Staub auf anderen Gebieten des Stabs 13 nicht gilt. Daher kann dieses Problem überwunden werden, wenn die Austrittsstrahlfläche 13 8 5 staubdicht geschützt wird.

Fig. 4 betrifft einen herkömmlichen massiven Homogenisierungsstab mit Staubabdichtungskonstruktion, wobei der Stab mit einer Eintrittsstrahlfläche 31 und einer Austritts-0 strahlfläche 32 versehen ist. Die Staubabdichtungskonstruktion besteht aus einem Gehäuse 2, einer Staubabdichtungsplatte 4, einem Dämpfungskissen 5 und einer Befestigungsabdeckung 6.

Innerhalb des Gehäuses 2 befinden sich eine erste Kammer 21

Optoma Corp.; Q0780

und eine zweite Kammer 22, die miteinander verbunden 'sind, wobei der Querschnitt der zweiten Kammer 2 2 größer als der der ersten Kammer 21 ist, jedoch so, dass sie einander überlappen. Die erste Kammer 21 enthält den Stab 3, und das entgegengesetzte Ende der zweiten Kammer 2 2 verfügt über einen Anschlagabschnitt 2 3 zum Eingrenzen des Rands der Eintrittsstrahlfläche 31 des Stabs 3. Die Austrittsstrahlfläche 32 des Stabs 3 befindet sich in der zweiten Kammer 22.

Die Staubabdichtungsplatte 4 ist eine transparente Platte, wie eine solche aus Acryl, die so in der zweiten Kammer 22 des Gehäuses 2 positioniert ist, dass sie gegen die Austrittsstrahlfläche 32 des Stabs 3 drückt und diese vollständig bedeckt. Das Dämpfungskissen 5 aus Kautschuk verfügt im mittleren Teil über ein Fenster 51, das die Staubabdichtungsplatte 4 überdeckt.

Auch der mittlere Teil der Befestigungsabdeckung 6 verfügt über ein Fenster 61. Zwei der Seitenwände desselben sind symmetrisch mit Haken 62 und 63 versehen, während die anderen beiden Seitenwände symmetrisch mit zwei Anschlagsabschnitten 64 versehen sind. Das Vorderende des Hakens 62 ist mit einer schrägen Führungsfläche 621 versehen. Die Befestigungsabdeckung 6 bedeckt zunächst das Äußere des Dämpfungs-5 kissens 5 und der Staubabdichtungsplatte 4. Dann wird der Haken 63 in eine Vertiefung (nicht dargestellt) auf der Rückseite der zweiten Kammer 22 des Gehäuses 2 eingehakt, während der Haken 62 unter Verwendung seiner Führungsfläche 621 ebenfalls auf der Rückseite der zweiten Kammer 22 einge-0 hakt wird. Auf diese Weise werden die Staubabdichtungsplatte 4 und das Dämpfungskissen 5 an der zweiten Kammer 2 2 befestigt.

Mittels dieser Konstruktion kann die Austrittsstrahlfläche 32 des Stabs 3 vollständig durch die Staubabdichtungsplatte

Optoma Corp.; Q0780

4 bedeckt werden, so dass sich an ihr kein Staub ansammeln kann, wodurch kein Bild von Staub auf den Anzeigeschirin 17 projiziert wird. Ferner drückt die Austrittsstrahlfläche 32 des Stabs 3 gegen die Staubabdichtungsplatte 4, und die Eintrittsstrahlflache 31 drückt gegen den Anschlagabschnitt 23, und die Befestigungsabdeckung 6 bedeckt den Rand der Staubabdichtungsplatte 4. So besteht an der Austrittsstrahlfläche 32 des massiven Homogenisierungsstabs 3 keinerlei Ausblendung, weswegen das Licht ohne jede Abschattung durchgestrahlt werden kann.

Jedoch ist der Aufbau dieser Staubabdichtungskonstruktion für einen massiven Homogenisierungsstab relativ kompliziert, und der Aufbau ist zeitaufwändig, und die Herstellkosten sind hoch. Dies sind wesentliche Nachteile dieser herkömmlichen Staubabdichtungskonstruktion für massive Homogenisierungsstäbe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Staubabdich-0 tungseinrichtung für einen massiven Homogenisierungsstab zu schaffen, durch die die Lichtaustrittsfläche des Stabs zuverlässig gegen ein Anhaften von Staub geschützt werden kann.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, dass ein Staubabdichtungselement unmittelbar auf die Austrittsfläche des Stabs aufgeklebt ist. Dies entspricht einer einfachen Konstruktion, so dass die Herstellung einfach ist und die Herstellkosten gering sind.

Vorzugsweise ist die Außenumfangsflache des Stabs nahe der Lichtaustrittsfläche mit einem Reflexionsfilm bedeckt, damit dann, wenn ein Klebererweiterungsbereich diese Außenumfangsflache bedeckt, an ihr kein Licht vom Inneren des Stabs nach 5 außen weggebrochen wird, sondern derartiges Licht wieder

Optoma Corp.; Q0780 ··· · <« ...

nach innen in den Stab reflektiert wird.

Die genannten Aufgaben, verschiedene andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen besser zu verstehen sein.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm des optischen Systems eines herkömmlichen Projektionsgeräts, das mit einem transmissiven LCD als Projektionsanzeigeeinrichtung versehen ist.

Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm des optischen Systems eines herkömmlichen Projektionsgeräts, das mit einem DMD als Projektionsanzeigeeinrichtung versehen ist.

Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm des optischen Systems eines herkömmlichen Projektionsgeräts, das mit einem reflektiven LCD als Projektionsanzeigeeinrichtung versehen ist.
20

Fig. 4 ist ein schematisches Konstruktionsdiagramm einer bekannten Staubabdichtungskonstruktion für einen massiven Homogenisierungsstab in Projektionsgeräten.

Fig. 5 ist eine dreidimensionale Explosionsdarstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 6a ist ein schematisches Strukturdiagramm eines massiven Homogenisierungsstabs beim bevorzugten Ausführungsbei-0 spiel der Erfindung.

Fig. 6b ist ein schematisches Strukturdiagramm des bevorzugten Ausführungsbeispiels, wobei die Verbindung eines massiven Homogenisierungsstabs mit einer Staubabdichtungseinrich-5 tung ohne Klebererweiterungsbereich dargestellt ist.

Optoma Corp.; Q0780 ·*· · ·· ··· ·· ·«

— P, —

Fig. 6c ist ein der Fig. 6b entsprechendes Diagramm, jedoch betreffend eine Staubabdichtungseinrichtung mit Klebererweiterungsbereich .
5

Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, verfügt das Projektionsgerät gemäß dem Ausführungsbeispiel über einen Reflexionsspiegel 110, eine Lichtquelle 111, ein Farbrad 112, einen massiven Homogenisierungsstab 113, der im Folgenden der Kürze halber als Stab bezeichnet wird, ein Staubabdichtungselement 114, ein Beleuchtungssystem 118, eine Projektionsanzeigeeinrichtung 115, eine Bilderzeugungseinrichtung 116 und einen Anzeigeschirm 117. Der Stab 113 ist ein optisches Element, das dazu verwendet wird, Licht beim Durchlaufen desselben zu homogenisieren; der Stab verfügt über eine Eintrittsstrahlfläche 137 und eine Austrittsstrahlfläche 138. Das Staubabdichtungselement 114 ist an der Austrittsstrahlfläche 138 des Stabs 113 mit Kleber befestigt, um zu verhindern, dass Staub an ihr anhaften kann.

Bei dieser Konstruktion wird Licht entweder unmittelbar von der Lichtquelle 111 emittiert oder am Reflexionsspiegel 110 reflektiert und dann auf die Eintrittsstrahlfläche 137 des Stabs 113 fokussiert. Nachdem das Licht den Stab 113 durchlaufen hat, ist es homogenisiert. Danach durchläuft das Licht das Staubabdichtungselement 114 und das Beleuchtungssystem 118. Schließlich wird das Licht von der Projektionsanzeigeeinrichtung 115 durch die Bilderzeugungseinrichtung 116 auf den Anzeigeschirm 117 projiziert, um auf diesem das Bild der Projektionsanzeigeeinrichtung 115 darzustellen.

Bei der Struktur gemäß Fig. 6c weist die Kleberverbindung 7 3 (Fig. 6b) zwischen dem Staubabdichtungselement 114 und dem Stab 113 einen Klebererweiterungsbereich 75 auf, durch den ein Teil der Lichtstrahlen innerhalb des Stabs nach außen

Optoma Corp.; Q0780

weggebrochen wird, so dass es zu Lichtenergieverlusten kommt.

Wie es in Fig. 6a dargestellt ist, wird auf die Außenumfangsfläche des Stabs 113 ein metallischer Reflexionsfilm 71 aufgetragen, bevor das Staubabdichtungselement 114 mit dem Stab 113 verbunden wird. Der Film 71 wird dabei mit einer Länge "D" in axialer Richtung von 0,05 mm bis 5 mm ausgehend vom Rand der Austrittsstrahlfläche 138 aufgetragen, um den vom Klebererweiterungsbereich 75 bedeckten Bereich des Stabs 113 gegen Lichtenergieverluste zu schützen. In diesem Bereich wird Licht durch den Film 71 in den Stab 113 zurückreflektiert und nicht durch den Klebererweiterungsbereich 75 nach außen weggebrochen.

Claims

1. Staubabdichtungseinrichtung für einen massiven Homogenisierungsstab in Projektionsgeräten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Staubabdichtungselement (114) mittels Kleber (73) mit dem massiven Homogenisierungsstab (113) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen metallischen Reflexionsfilm (71) mit bestimmter Länge in axialer Richtung, der am Lichtaustrittsende (138) des Stabs, an dem dieser mit dem Staubabdichtungselement verbunden ist, auf die Außenumfangsfläche aufgetragen ist, so dass dann, wenn nach dem Verkleben des Staubabdichtungselements mit dem Stab ein Klebererweiterungsbereich (75) vorhanden ist, nach außen laufendes Licht im Inneren des Stabs durch den Reflexionsfilm wieder nach innen reflektiert wird, anstatt im Klebererweiterungsbereich nach außen weggebrochen zu werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (D) des metallischen Reflexionsfilms (71) in axialer Richtung zwischen 0,05 mm und 5 mm beträgt.

4. Einrichtung nach Ansprüch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Reflexionsfilm (71) aus einem Material besteht, das aus der aus einer Aluminiumlegierung, Silber, Gold, Kupfer und Chrom bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

5. Staubabdichtungseinrichtung für einen massiven Homogenisierungsstab in Projektionsgeräten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Staubabdichtungselement (114) mittels Kleber (73) mit dem massiven Homogenisierungsstab (113) verbunden ist.