專利名稱：可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)組件的光軸調(diào)整裝置，特別涉及一種具有二維方向的光學(xué)透鏡調(diào)整組件，尤其涉及一種應(yīng)用于投影顯示器的投影透鏡的光軸調(diào)整裝置。
投影顯示器是一種復(fù)雜的光學(xué)機(jī)構(gòu)。對于一臺彩色投影顯示器來說，其內(nèi)部包括多個(gè)光學(xué)元件，用以將光源所發(fā)射出的光分解成三原色，如紅光、綠光和藍(lán)光。然后，經(jīng)過各自的光路以后，再將此三色光合并由一投影物鏡投影到一投影屏幕上。為了了解公知的投影顯示器的光學(xué)機(jī)構(gòu)的調(diào)整校正，先簡單說明一般的投影顯示器內(nèi)部的光學(xué)機(jī)構(gòu)。利用分光鏡將光源分解成三原色后，接著再利用反射鏡等將三種色光分別導(dǎo)向不同的光路徑。最后分別經(jīng)由對應(yīng)的各色液晶面板后，將三種色光合成一光束，由投影顯示器的物鏡投射到投影屏幕上。當(dāng)投影顯示器內(nèi)部的任一光學(xué)元件位置有所偏差時(shí)，便會造成品質(zhì)不良的投影成像。
公知技術(shù)中針對光學(xué)機(jī)構(gòu)的調(diào)整校正，提出幾種可行的方案，其中之一是利用調(diào)整光學(xué)機(jī)構(gòu)中的鏡片。而此鏡片的調(diào)整校正僅為單方向的，但是單方向的調(diào)整校正并不能調(diào)整鏡片的其他方向，以使投影顯示器獲得更高品質(zhì)的成像。其次，即使有些機(jī)構(gòu)配備有可以對一或兩個(gè)鏡片調(diào)整兩個(gè)方向，使調(diào)整校正的自由度增加。然而，調(diào)整鏡片時(shí)的成像的移動方向與鏡片的移動方向并不一致，因此對于校準(zhǔn)人員來說并不容易使用。再者，光學(xué)機(jī)構(gòu)中鏡片數(shù)量很多，往往調(diào)整一個(gè)鏡片的位置后便需要一起再調(diào)整其他鏡片的位置，使得光學(xué)機(jī)構(gòu)的調(diào)整過程更顯得困難與不容易。
因此，為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其利用調(diào)整投影顯示器中用于投影的物鏡的橫向垂直方向與縱向垂直方向的位置，而不必調(diào)整光機(jī)內(nèi)部其它部分鏡片的位置，使調(diào)整校正機(jī)構(gòu)得以簡化。
本發(fā)明提出一種可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其利用簡單的機(jī)構(gòu)可以使光學(xué)透鏡組件的光軸沿著不同垂直方向進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明提出一種可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，用以簡化調(diào)整校正機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明提出一種可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其具有第一方向與第二方向兩種不同的垂直于透鏡光軸移動的調(diào)整方向。
本發(fā)明所揭露的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，至少包括透鏡支撐架、外框架、第一方向調(diào)整工具與第二方向調(diào)整工具。透鏡支撐架用以支撐該光學(xué)透鏡組件，光學(xué)透鏡組件具有光軸。第一方向調(diào)整工具沿著與光軸垂直的第一方向配置，如沿水平方向配置，并通過調(diào)整第一方向調(diào)整工具使光學(xué)透鏡組件可沿第一方向移動。第二方向調(diào)整工具沿著與光軸垂直的第二方向配置，如沿垂直方向配置，并通過調(diào)整第二方向調(diào)整工具使光學(xué)透鏡組件可沿第二方向移動。第一與第二方向之間呈一固定角度，如90度。
上述可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件還包括數(shù)個(gè)配置在外框架周圍的彈性夾具，使外框架與透鏡支撐架可與光機(jī)殼體緊密配合。彈性夾具的優(yōu)選數(shù)目為四個(gè)，并分別配置在該外框架的四個(gè)角落。
本發(fā)明還揭露一種可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，用以調(diào)整該光學(xué)透鏡組件的一光軸的方向使其與投射光束一致，其至少包括透鏡支撐架、外框架、第一方向調(diào)整工具和第二方向調(diào)整工具。透鏡支撐架安置在外框架內(nèi)，透鏡支撐架的一側(cè)與光機(jī)殼體緊密配合，透鏡支撐架是用以支撐光學(xué)透鏡組件的，且在透鏡支撐架上方邊緣配置一承座，承座上形成有螺紋孔。外框架的兩側(cè)周緣與光機(jī)殼體之內(nèi)周緣之間具有容許的間隙，以使外框架可在容許的間隙范圍內(nèi)在光機(jī)殼體內(nèi)移動，在外框架上相鄰的兩邊緣各自配置一突出部。第一方向調(diào)整工具沿著與光軸垂直的第一方向配置，通過外框架突出部上的孔與透鏡支撐架上的承座中的螺紋孔相耦接，并借助調(diào)整第一方向調(diào)整工具而使光學(xué)透鏡組件可沿第一方向移動。第二方向調(diào)整工具，沿與光軸垂直的第二方向配置，該第二方向調(diào)整工具與透鏡支撐架上的另一承座中的另一螺紋孔相耦接，并借助調(diào)整第二方向調(diào)整工具使光學(xué)透鏡組件可沿第二方向移動，其中第一與第二方向之間呈一固定角度。
上述可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件還包括配置在外框架周圍的幾個(gè)彈性夾具，使外框架與透鏡支撐架可與光機(jī)殼體緊密配合，以提高調(diào)整校正的精準(zhǔn)度。優(yōu)選的彈性夾具為四個(gè)，分別配置在該外框架的四個(gè)角落。
為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易于了解，下面特舉較佳實(shí)施例并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下

圖1表示具有本發(fā)明的可二維調(diào)整光學(xué)透鏡組件的光機(jī)局部立體示意圖；圖2表示本發(fā)明的可二維調(diào)整光學(xué)透鏡組件的立體示意圖；圖3表示圖2所示的本發(fā)明可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件正視剖面示意圖；圖4表示圖2所示的本發(fā)明可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件中，沿IV-IV線的光機(jī)殼體剖面示意圖；圖5表示圖2所示的本發(fā)明可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件中，沿V-V線的剖面示意圖；以及圖6表示圖2所示的本發(fā)明可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件側(cè)面圖，以顯示彈性夾具位置。
本發(fā)明的構(gòu)思是在投影顯示器的物鏡上，配置兩個(gè)可在水平方向與垂直方向調(diào)整的機(jī)構(gòu)，由此可使透鏡沿水平方向與垂直方向移動，使透鏡的光軸方向與投影顯示器所投出的投射光束一致。這樣可以得到良好的影像品質(zhì)，同時(shí)簡化透鏡的調(diào)整程序。
圖1表示具有本發(fā)明可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件的光機(jī)局部立體示意圖。從圖1中可大致看出本發(fā)明的二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件與整個(gè)光機(jī)之間的位置關(guān)系。虛線部分為光機(jī)機(jī)構(gòu)的示意圖，以實(shí)線表示的二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件則嵌裝在光機(jī)機(jī)構(gòu)中。參照圖2，圖2表示本發(fā)明可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件的立體示意圖；二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件至少包括透鏡支撐架110，一外框架100(該外框架可用金屬材料制作，但實(shí)施時(shí)并不局限于金屬材料)，第一方向調(diào)整工具130，以及第二方向調(diào)整工具140。一透鏡120安置在透鏡支撐架110內(nèi)，該透鏡120及透鏡支撐架110都安置在外框架100的一側(cè)，并借助第一與第二方向調(diào)整工具130、140，來調(diào)整透鏡120相對于光機(jī)內(nèi)部光線傳輸路徑和透鏡光軸Z的兩垂直方向的位移量，詳細(xì)內(nèi)容下面敘述。
圖3表示圖2所示的本發(fā)明可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件的正視剖面示意圖；圖4表示圖2所示的本發(fā)明可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件中，沿IV-IV線的光機(jī)殼體的剖面示意圖；圖3及圖4是一種可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，用以調(diào)整投影顯示器中的光學(xué)透鏡組件的光軸的方位(如圖中Z軸方向)，使其與投射光束一致。二維調(diào)整組件包含透鏡支撐架110，外框架100，第一方向調(diào)整工具130，第二方向調(diào)整工具140，以及至少一個(gè)彈性夾具150。其中，該彈性夾具150安置在外框架100的外側(cè)緣與光機(jī)殼體160之間，彈性夾具150可使透鏡支撐架110及外框架100夾持在光機(jī)殼體160之間。
光學(xué)透鏡組件或透鏡120由透鏡支撐架110支撐。通過透鏡支撐架110，可將透鏡120緊固地夾持住而不至產(chǎn)生偏移。支撐架110與光機(jī)殼體160的材質(zhì)為塑性材料(如BMC模塑料塊等材質(zhì))。透鏡支撐架110的外緣例如可以是大致為矩形的外緣，并可在兩側(cè)緣各突伸出突出部1100，其與光機(jī)殼體160具有較高的平整度，透鏡支撐架110安置在外框架100內(nèi)，透鏡支撐架110的上方118b上具有一調(diào)整承座112b。調(diào)整承座112b中可以形成螺紋孔116b。
外框架100的一側(cè)設(shè)有一調(diào)整承座102a，該調(diào)整承座102a內(nèi)具有螺紋104a，而突出部102b形成一孔104b，該孔104b與螺紋孔116b相對應(yīng)。突出部102a和孔104a與圖2中的X軸方向一致；調(diào)整承座112b、突出部102b、螺紋孔116b和孔104b大致與圖2中的Y軸方向一致，且外框架100的兩側(cè)周緣與光機(jī)殼體160的內(nèi)周緣之間具有容許間隙170，使外框架100可在容許間隙170范圍內(nèi)移動。
第一方向如水平方向調(diào)整工具130沿與光軸(Z軸)垂直的第一方向(X軸)配置，第一方向調(diào)整工具130與光機(jī)殼體160間因具有容許間隙170而使第一方向調(diào)整工具130可旋入螺孔104a中，因第一方向調(diào)整工具130與光機(jī)殼體160的相對位置不變，因此當(dāng)?shù)谝环较蛘{(diào)整工具130的螺紋1302旋轉(zhuǎn)時(shí)，外框架100的螺孔104a即受力推移而帶動外框架100在容許間隙170內(nèi)位移，借助調(diào)整第一方向調(diào)整工具130可使光學(xué)透鏡組件可沿第一方向(X軸)移動，本實(shí)施例中，該第一方向調(diào)整工具130為一螺絲，在螺絲周緣形成有凹陷部1300，該凹陷部1300對應(yīng)于光機(jī)殼體160的開孔1602，第一方向調(diào)整工具130旋轉(zhuǎn)調(diào)整部分可固定在光機(jī)殼體160中。
第二方向如垂直方向調(diào)整工具140，沿與光軸(Z軸)垂直的第二方向(Y軸)配置，通過外框架100的另一突出部102b上的另一孔104b，與透鏡支撐架110上的承座112b中的螺紋孔116b相對應(yīng)，該第二方向調(diào)整工具140與孔104b的位置固定，因此當(dāng)?shù)诙较蛘{(diào)整工具140轉(zhuǎn)動時(shí)，螺紋1400將帶動承座112b中的螺紋孔116b前進(jìn)或后退，借助調(diào)整第二方向調(diào)整工具140使光學(xué)透鏡組件(透鏡)120可沿第二方向(Y軸)移動，本實(shí)施例中，該第二方向調(diào)整工具140為一螺絲，在螺絲周緣形成有凹陷部1402，該凹陷部1402對應(yīng)于外框架100的孔104b。上述第一與第二方向之間呈一固定角度，例如是90度。第一與第二方向調(diào)整工具130、140可以是單一的螺絲即可。
圖4表示圖2所示的本發(fā)明的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件中沿IV-IV線的光機(jī)殼體剖面示意圖。如圖所示，第一方向調(diào)整工具(調(diào)整螺絲)130與透鏡支撐架110的承座112a中的螺紋孔116a嚙合，通過調(diào)整第一方向調(diào)整工具130的轉(zhuǎn)動，可使透鏡支撐架110移動。
調(diào)整時(shí)，以第一方向調(diào)整工具130為例，因?yàn)橥哥R支撐架110與外框架100緊密結(jié)合，所以用調(diào)整工具130或140對透鏡120的位置進(jìn)行調(diào)整時(shí)，透鏡120僅在X軸方向或Y軸方向移動，而不能有Z軸方向的偏移。如此可以確保調(diào)整的精確度。在第一方向調(diào)整工具130為螺絲的情況下，螺絲130與螺紋孔104a嚙合，當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺絲使其轉(zhuǎn)動時(shí)，將帶動透鏡支撐架110在其與外框架100之間的水平容許間隙170之間移動，進(jìn)而調(diào)整透鏡120的水平方向位置。同樣，以相同的機(jī)構(gòu)，第二方向調(diào)整工具140則進(jìn)行透鏡120在垂直方向的位置調(diào)整，使透鏡支撐架110在與外框架100之間的垂直容許間隙172之間移動。
因此，本發(fā)明僅需要調(diào)整兩個(gè)方向的調(diào)整工具，如調(diào)整螺絲130、140，而不需要調(diào)整光機(jī)中其他鏡片的位置。即不需要變動太多光學(xué)元件的位置。只要將透鏡120的水平與垂直方向加以調(diào)整，即可使透鏡的光軸方向與投射光束方向一致，由此達(dá)到獲得品質(zhì)良好的影像，并且可輕便的達(dá)到對透鏡光軸的調(diào)整。
為了使透鏡支撐架110與外框架100緊密結(jié)合，方向調(diào)整工具130或140在進(jìn)行透鏡120的位置調(diào)整時(shí)，只將透鏡120在X軸方向或Y軸方向移動，而不會有Z軸方向的偏移，二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件還在外框架100與光機(jī)殼體160之間配置幾個(gè)彈性夾具150，使外框架100與透鏡支撐架110與光機(jī)殼體160緊密耦接，并由此消除各元件的誤差。彈性夾具150較好是四個(gè)，并且分別配置在外框架100的四個(gè)角落。
圖5表示圖2所示的本發(fā)明可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件的側(cè)面圖，用以顯示彈性夾具的位置。如圖所示，彈性夾具150配置在外框架100的周圍，使外框架100與透鏡支撐架110緊密接合，并且光機(jī)殼體160也與彈性夾具150耦接，以使透鏡120具有更穩(wěn)固的支撐作用。
綜上所述，本發(fā)明的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件與公知技術(shù)相比較至少具有下列的優(yōu)點(diǎn)與功效依照本發(fā)明的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其是利用用于調(diào)整投影顯示器中投影的物鏡的橫向垂直方向與縱向垂直方向位置，而不必調(diào)整其內(nèi)部的各部分鏡片位置，使調(diào)整校正機(jī)構(gòu)得以簡化。
依據(jù)本發(fā)明的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其影像移動的方向與調(diào)整透鏡時(shí)透鏡的移動方向相同，所以簡化了透鏡調(diào)整程序。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作出各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍是以權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，包括一外框架，其安置在光機(jī)內(nèi)部，所述外框架兩側(cè)周緣與光機(jī)殼體之間具有一容許間隙，使所述外框架可在所述容許間隙范圍內(nèi)移動；一透鏡支撐架，其安置在所述外框架內(nèi)部，用以支撐一光學(xué)透鏡組件，所述透鏡支撐架可相對于外框架上下移動，所述光學(xué)透鏡組件具有一光軸；一第一方向調(diào)整工具，其設(shè)置在所述光機(jī)殼體與所述外框架之間，沿著與所述光軸垂直的一外框架左右兩側(cè)空間的第一方向配置，并借助將外框架連同透鏡支撐架沿第一方向調(diào)整工具進(jìn)行調(diào)整，使所述光學(xué)透鏡組件可沿第一方向移動；以及一第二方向調(diào)整工具，其設(shè)置在所述外框架與所述透鏡支撐架之間，沿著與所述光軸垂直的一第二方向配置，并借助調(diào)整所述第二方向調(diào)整工具，使所述光學(xué)透鏡組件可沿所述外框架上下空間的第二方向移動，其中所述第一與所述第二方向之間呈一固定角度。
2.如權(quán)利要求1所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其中至少一個(gè)彈性夾具配置在所述外框架與光機(jī)殼體之間，通過所述彈性夾具可使安置在外框架的所述透鏡支撐架外側(cè)緣與光機(jī)殼體緊密耦接。
3.如權(quán)利要求2所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其中所述彈性夾具較好為四個(gè)，并分別配置在所述外框架的四個(gè)角落與光機(jī)殼體之間。
4.如權(quán)利要求1所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其中所述第一與所述第二方向調(diào)整工具是一螺絲。
5.如權(quán)利要求1所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其中所述第一方向與所述第二方向互相垂直。
6.如權(quán)利要求1所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其中所述透鏡支撐架的材質(zhì)為塑性材質(zhì)，且所述透鏡支撐架的一側(cè)邊與所述光機(jī)殼體接近垂直接合。
7.如權(quán)利要求1所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，所述光機(jī)殼體的材質(zhì)為模塑料塊。
8.一種可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，用以調(diào)整所述光學(xué)透鏡組件的一光軸的方向與投射光束一致，所述可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件包括一外框架，其安置在光機(jī)內(nèi)部，所述外框架兩側(cè)周緣與光機(jī)殼體之間具有一容許間隙，使所述外框架可在所述容許間隙范圍內(nèi)移動，且在所述外框架上相鄰的兩邊緣各自配置一突出部，各突出部中分別形成一配合孔；一透鏡支撐架，其安置在所述外框架內(nèi)部，用以支撐一光學(xué)透鏡組件，所述透鏡支撐架可相對于外框架上下移動，所述光學(xué)透鏡組件具有一光軸；一第一方向調(diào)整工具，其沿與所述光軸垂直的一外框架兩側(cè)左右空間的第一方向配置，其一端的配合孔與光機(jī)殼體的對應(yīng)突出部分對應(yīng)，所述外框架的所述突出部上的所述配合孔，與所述光機(jī)殼體的對應(yīng)突出部分相對應(yīng)，所述突出部可對應(yīng)所述外框架螺旋裝入，當(dāng)所述突出部對應(yīng)所述外框架旋入或旋出時(shí)，則使外框架連同光學(xué)透鏡組件可沿所述第一方向移動；以及一第二方向調(diào)整工具，其沿著與所述光軸垂直的一第二方向配置，其一端的配合孔與光機(jī)殼體的對應(yīng)開口部對應(yīng)，其另一端與透鏡支撐架的螺孔相對應(yīng)，當(dāng)所述調(diào)整工具對應(yīng)所述透鏡支撐架旋入或旋出時(shí)，則使光學(xué)透鏡組件可沿所述外框架上下空間的第二方向移動，其中所述第一與所述第二方向之間呈一固定角度。
9.如權(quán)利要求8所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其中多個(gè)彈性夾具配置在所述外框架與光機(jī)殼體之間，使所述外框架與所述透鏡支撐架與光機(jī)殼體緊密耦接。
10.如權(quán)利要求9所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其中彈性夾具較好為四個(gè)，并分別配置在所述外框架與光機(jī)殼體間的四個(gè)角落。
11.如權(quán)利要求8所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其中所述第一與所述第二方向調(diào)整工具是一螺絲。
12.如權(quán)利要求8所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，其中所述第一方向與所述第二方向互相垂直。
13.如權(quán)利要求8所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，所述透鏡支撐架的材質(zhì)為塑性材質(zhì)，且所述透鏡支撐架的一側(cè)邊與所述光機(jī)殼體接近垂直接合。
14.如權(quán)利要求8所述的可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件，所述光機(jī)殼體的材質(zhì)為模塑料塊。
全文摘要
可二維調(diào)整的光學(xué)透鏡組件,用以調(diào)整光學(xué)透鏡組件的光軸與投射光束一致。其具有透鏡支撐架,用以支撐光學(xué)透鏡組件,光學(xué)透鏡組件具有一光軸。外框架兩側(cè)周緣與光機(jī)殼體之間具有容許間隙,使外框架連同透鏡支撐架在容許間隙范圍內(nèi)移動。透鏡支撐架和透鏡可沿外框架內(nèi)部上下移動,借助調(diào)整相對應(yīng)的第一和第二方向調(diào)整工具,而使光學(xué)透鏡組件可調(diào)整校正投影的光線路徑。
文檔編號G02B27/18GK1353320SQ0013397
公開日2002年6月12日 申請日期2000年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者呂昌興 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司