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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Fokusregler einer Projektionsvorrichtung.
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Die
Projektionsvorrichtung ist ein Darstellungsgerät für das Vergrößern und Projektieren von über eine
Bilderzeugungseinheit erzeugten optischen Abbildungen auf eine Projektionsfläche, wie eine
Leinwand. Üblicherweise
beinhaltet so eine Projektionsvorrichtung ein Beleuchtungssystem
für das Erzeugen
von Licht, eine Bilderzeugungseinheit für das Umwandeln von über das
Beleuchtungssystem erzeugten Licht in eine optische Abbildung und
ein Projektionssystem für
das Vergrößern und
Projektieren von optischen Abbildungen auf ein Projektionsfläche. Des
weiteren beinhaltet das Projektionssystem eine erste Linseneinheit
und eine zweite Linseneinheit für
das Scharfstellen und Projektieren von optischen Abbildungen auf
einer Projektionsfläche.
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Die
Projektionsvorrichtung beinhaltet auch einen Fokusregler für das Regulieren
der Bildschärfe der
auf der Projektionsfläche
vergrößerten und
projektierten optischen Abbildung. Der Fokusregler reguliert die
Bildschärfe
der optischen Abbildung indem der Abstand zwischen der ersten und
zweiten Linseneinheiten geändert
wird. Ein herkömmlicher
Fokusregler beinhaltet eine Steuereinheit, welche außerhalb
des Hauptkörpers
der Projektionsvorrichtung herausragt um die Benutzer-Steuerung
zu erleichtern und eine Kraftübertragungseinheit
für die
Kraftübertragung
von der Steuereinheit auf die erste Linseneinheit. Ein Benutzer
kann den Fokusregler durch Drehen der Steuereinheits bedienen. Das
Drehen der Steuereinheit wird über
die Kraftübertragungseinheit übertragen
und bewirkt eine Bewegung in der ersten Linseneinheit entlang der
optischen Achse der optischen Abbildung. Die Bewegung der ersten
Linse ändert
den Abstand zwischen der ersten und zweiten Linseneinheit, was die
Bildschärfe
der projektierten Abbildung reguliert.
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In
einer solchen Anordnung, bewegt sich die Steuereinheit zusammen
mit der ersten Linseneinheit in der Richtung der optischen Achse.
Infolgedessen muß in
der Projektionsvorrichtung ausreichend Zusatzplatz vorgesehen werden
um die Bewegungen der Steuereinheit aufzunehmen. Die Bereitstellung dieses
zusätzlichen
Platzes ist besonders problematisch wo die Steuereinheit außerhalb
des Hauptkörpers
der Projektionsvorrichtung herausragt. Des weiteren, er schwert der
Zusatzplatzbedarf die Größen-Minimierung
der Projektionsvorrichtung. Je höher
der Bedarf an Zusatzplatz für
tragbare Projektionsvorrichtungen ist, desto wünschenswerter wird die Entwicklung
eines Fokusreglers mit einem einfachen Aufbau, der eine Größen-Minimierung
der Vorrichtung unterstutzt.
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Des
Weiteren, könnte
die Projektionsvorrichtung eine Maske enthalten, welche, wenn sie
auf der Vorderseite der Projektionsvorrichtung montiert wird, den
Hauptkörper
aus Gründe
der Ästhetik
und des Designs bedeckt. Dennoch, darf die Maske die Bewegungen
der Steuereinheit des Fokusreglers nicht beschränken und deshalb ist die Ausgestaltung
derartiger Masken nicht offensichtlich.
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In
US 5,587,843 ist ein Zoomobjektivmechanismus
offenbart mit einem Fokusring, der mittels ein Stift- und Kerbeanordnung
an einem festen Tubus angebracht ist. Wenn der Fokusring gedreht
wird um den Zoom zu regeln, sind die linearen Bewegungen durch die
Breite der Kerbe beschränkt.
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In
einer anderen älteren
Anordnung offenbart in
US
2002/0154276 A1 ist ein Zoomring auf einen Befestigungsrahmen
montiert. Eine Anordnung aus Mitnehmerstiften und Kurvennutten is
vorgesehen, die Bewegungen des Zoomrings entlang der optischen Achse
zu verhindern.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Fokusreglers,
der im Vergleich mit älteren
Projektionsvorrichtungen eine Größen-Verminderung der
Projektionsvorrichtung mit Fokusregler ermöglicht.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Fokusreglers mit einer relativ einfachen Gestaltung und eine
Projektionsvorrichtung, die ebenfalls einfach gestaltet ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet die Projektionsvorrichtung einen Hauptkörper, ein Beleuchtungssystem,
das dafür
konfiguriert ist, Licht zu erzeugen, eine Bilderzeugungseineit,
die dafür ausgelegt
ist, das von dem Beleuchtungssystem abgegebene Licht in ein optisches
Bild umzuwandeln und einen Fokusregler, der Fokusregler beinhaltet ein
Steuereinheit, die drehbar an dem Hauptkörper montiert ist, einen Rahmen
und eine Fokuslinseneinheit, die an dem Rahmen angebracht ist und
dafür ausgelegt
ist, sich in die Richtung einer optischen Achse zu bewegen, indem
sie mit der Steuereinheit gedreht wird wobei der Hauptkörper eine
Basis, die den Rahmen stütz,
und eine Abdeckung, die an der Basis ausgebildet ist und eine Öffnung aufweist,
um ein erstes Ende der Steuereinheit aufzunehmen, und eine Maske
enthält,
die an der Abdeckung ausgebildet ist und dafür konfiguriert ist, eine Seite
der Abdeckung, in der die Abdeckungsöffnung ausgebildet ist, abzudecken,
mit einer Maskenöffnung,
die dafür
ausgelegt ist, ein zweites Ende der Steuereinheit aufzunehmen, so
daß die
Abdeckung und die Maske dafür geeignet
sind, eine Bewegung der Steuereinheit in einer Richtung der optischen
Achse zu verhindern.
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Die
Steuereinheit könnte
einen ringförmigen Körper mit
einem inneren Teil, in den ein Ende der Fokuslinsen eingeführt wird
und mindestens eine Kraftübertragungsrippe,
die länglich
ist und aus dem ringförmigen
Körper
herausragt in Richtung Fokuslinseneinheit beinhalten. Zusätzlich könnte die
Fokuslinseneinheit einen Fokusring beinhalten, der so an der Kraftübertragungsrippe
angebracht ist, daß die Übertragung
von Drehkraft ermöglicht
wird. Ein Fokuslinsentubus könnte
auch bereitgestellt werden mit mindestens einer Linse mit Verbindung
an dem Fokusring. Zusätzlich,
könnte
eine Mehrzahl von Vorsprüngen
in regelmäßigen Abständen auf
dem äußeren Umfang
des Fokusrings ausgebildet sein und die Kraftübertragungsrippe zwischen den
Vorsprüngen hineingefügt werden.
In dieser Ausführung
ist die Steuereinheit mit der Fokuslinseneinheit verbunden.
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Die
Fokuslinseneinheit könnte
an der Projektionslinseneinheit mit Schrauben befestigt werden.
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Der
Hauptkörper
enthält
eine Basis, die die Projektionslinseneinheit stützt, eine Abdeckung, die an
der Basis ausgebildet ist und eine Öffnung aufweist, um ein erstes
Ende der Steuereinheit aufzunehmen und eine Maske, die an der Abdeckung
ausgebildet ist für
die Abdeckung einer Oberfläche
auf der Öffnungs-Seite
und eine Öffnung
aufweist für
die Aufnahme des anderen Ende der Steuereinheit. Die Bewegung der
Steuereinheit in Richtung der optischen Achse könnte also durch die Abdeckung
oder die Maske verhindert werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird jetzt anhand eines Beispiels beschrieben werden
mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in dem:
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1 ist
eine vergrößerte dreidimensionale Ansicht
der Projektionsvorrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Darstellung, die den Betrieb der Projektionsvorrichtung
aus 1 darstellt;
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3 ist
noch eine vergrößerte dreidimensionale
Ansicht der Projektionsvorrichtung aus 1; und
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4A und 4B sind
Querschnitte entlang der IV-IV Achse aus 3, die den
Betrieb der Projektionsvorrichtung aus 1 darstellen.
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In
der ausführlichen
Beschreibung und den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen für gleiche
Teile, Komponenten und Strukturen verwendet.
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In
Bezug auf 1 und 2, eine
Projektionsvorrichtung gemäß eines
Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung enthält
einen Hauptkörper 10,
ein optisches Beleuchtungssystem 30, eine Bilderzeugungseinheit 50 eine
Projektionslinseneinheit 70 und einen Fokusregler 100.
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Der
Hauptkörper 10 enthält eine
Basis 12, eine Abdeckung 14, eine Maske 16 und
ein Gehäuse 18.
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Die
Basis 12 bildet die untere Ebene der Projektionsvorrichtung
und stütz
das optische Beleuchtungssystem 30, die Bilderzeugungseinheit 50,
die Projektionslinseneinheit 70 und den Fokusregler 100.
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Die
Abdeckung 14 ist auf der Basis 12 angebracht.
Eine Öffnung 15 ist
auf der Vorderseite der Abdeckung 14 ausgebildet, wodurch
der Fokusregler 100 durchfahren kann, wenn er vorgeht wird,
um die Schärfe
zu regeln.
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Die
Maske 16 kann auf beiden Seiten der Abdeckung 14 mit
Schrauben oder dergleichen angebracht werden, um beide Seiten und
die Vorderseite der Abdeckung 14 abzudecken. Eine Öffnung 17 ist auf
der Vorderseite der Maske ausgebildet, entsprechend der Öffnung 15 in
der Abdeckung 14. Der Fokusregler 100 kann durch
die Öffnung 17 fahren, wenn
er vorgeht, um die Schärfe
zu regeln. Wie in 3 gezeigt, ist die Steuereinheit 140 des
Fokusreglers 100 zwischen der Maske 16 und der
Abdeckung 14 drehbar montiert. Einzelheiten zum Fokusregler 100 werden
unten geschildert.
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Das
Gehäuse 18 beinhaltet
die obigen Teile und ist auf der Basis 12 angebracht, z.
B. mittels Schrauben oder dergleichen. Das Gehäuse 18 bildet ein
Bauteil aus den Teilen und kann weggelassen werden, wenn jedes Teil
einzeln auf der Basis 12 angebracht wird.
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Das
optische Beleuchtungssystem 30 enthält eine Lichtquelle 32,
ein Kollimator 34, einen dichroitischen Filter 36 und
eine Auslöser-Linseneinheit 38.
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Die
Lichtquelle 32 enthält
eine erste Lichtquelle 32a für das Erzeugen von blauem und
rotem Licht und eine zweite Lichtquelle 32b für das Erzeugen
von grünem
Licht. In diesem Ausführungsbeispiel,
sind die erste und die zweite Lichtquelle 32a und 32b Leuchtdiodenapparate,
um eine Größen-Minderung
der Projektionsvorrichtung zu ermöglichen. In anderen Ausführungsbeispielen
können
die erste und die zweite Lichtquellen 32a und 32b eine Halogenlampe,
eine Ultrahochleistungslampe oder dergleichen sein.
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Der
Kollimator 34 kollimiert das Licht aus den ersten und zweiten
Lichtquellen 32a und 32b, wie in 2 dargestellt.
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Das
Licht wird über
das dichroitische Filter 36 entsprechend seiner Wellenlänge weitergeleitet oder
reflektiert. In diesen Beispiel, werden rotes und blaues Licht weitergeleitet
und grünes
Licht wird reflektiert von dem dichroitischen Filter 36.
Aus diesem Grund, wird das Licht von der ersten Lichtquelle 32a weitergeleitet
und trifft dann auf die Auslöser-Linseneinheit 38.
Zusätzlich
wird Licht aus der zweiten Lichtquelle 32b reflektiert
welches dann ebenfalls auf die Auslöser-Linseneinheit 38 trifft.
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Die
Auslöser-Linseneinheit 38 standardisiert die
Intensität
des Lichtes aus dem dichroitischen Filter 36 und sammelt
Licht, um eine einheitliche Lichtverteilung mit einer rechteckigen
Form zu erzielen für die
Aufnahme in der Bilderzeugungseinheit 50.
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Die
Bilderzeugungseinheit 50 wandelt das von der Auslöser-Linseneinheit 38 aufgenommene Auflicht
in ein Bild entsprechend des Bildsignals. Die Bilderzeugungseinheit 50 könnte eine
Kathodenstrahlröhre,
eine Flüssigkristallanzeige,
eine Mikrospiegelarray oder dergleichen sein.
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In
diesem Beispiel, ist die Bilderzeugungseinheit eine Mikrospiegelarray.
Die Mikrospiegelarray besteht aus unabhängigen drehbaren Spiegeln,
die Licht aus der Auslöser-Linseneinheit 38 selektiv
in Richtung der Projektionslinseneinheit 70 reflektieren, um
ein Bild zu erzeugen.
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Die
Projektionslinseneinheit 70 ist innerhalb des Gehäuses 18 montiert
und nimmt über
die Bilderzeugungseinheit 50 erzeugte optische Abbildungen auf.
Eine Mehrzahl an Linsen ist innerhalb der Projektionslinseneinheit 70 angeordnet,
um die optischen Abbildungen zu vergrößern und verschiedene Abweichungen
der optischen Abbildungen auszugleichen. Wie in 3 gezeigt,
ist innerhalb der Projektionslinseneinheit 70 ein Schraubgewinde 70a vorgesehen.
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In
Bezug auf 3 enthält der Fokusregler 100 ein
Fokuslinseneinheit 120 und eine Steuereinheit 140.
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Die
Fokuslinseneinheit 120 enthält einen Fokuslinsentubus 122 und
einen Fokusring 124.
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Ein
Schraubgewinde 122a entsprechend dem Schraubgewinde 70a der
Projektionslinseneinheit 70 ist auf dem äußeren Umfang
des Fokuslinsentubus 122 angebracht. Der Fokuslinsentubus 122 wird
in die Projektionslinseneinheit 70 eingeführt und darin
mittels der Schraubgewinde 70a, 122a befestigt.
Daher, bewegt sich der Fokuslinsentubus 122 linear entlang
der optische Achse OX von der Projektionslinseneinheit 70.
In anderen Ausführungsbeispielen
der Er findung, können
die Schraubgewinde 70a, 122a mit anderen Verbindungsmitteln,
wie Kurvenvorspünge
oder Kurvenkerben ersetzt werden, um zu ermöglichen, daß eine Drehung des Fokuslinsentubus 122 eine
Bewegung entlang der optische Achse OX des optischen Bildes auslöst. Mindestens eine
Linse ist innerhalb des Fokuslinsentubus 122 angeordnet
und die Schärfe
der auf eine Projektionsfläche
projektierten Abbildung kann geregelt werden durch eine Abstandsänderung
zwischen der Linse in den Fokuslinsentubus 122 und der
Linse in der Projektionslinseneinheit 70.
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Ein
Teil des Fokuslinsentubus 122 wird in den Fokusring 124 eingeführt und
der Fokusring 124 wird auf dem Fokuslinsentubus 122 angebracht
indem der eingeführte
Teil des Fokuslinsentubus 122 mit Schrauben oder dergleichen
befestigt wird. Zusätzlich
ist mindestens ein Vorsprung 126 auf dem Fokusring 124 ausgebildet.
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Der
Steuereinheit 140 enthält
einen ringförmigen
Körper 142,
mindestens eine Kraftübertragungsrippe 144,
die aus dem Körper 142 in
der Richtung des Fokusring 124 herausragt und eine ringförmige Stützrippe 146,
die auf der ringförmigen
Körper ausgebildet
ist und aus dem Körper
herausragt in Richtung der Maske in Richtung der gegenüberliegenden
Seite der Richtung inder mindestens eine Kraftübertragungsrippe 144 herausragt.
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Der
ringförmige
Körper 142 hat
eine Öffnung 148 mit
einem kleinen Durchmesser in zentraler. Lage. Der Fokusring 124 bewegt
sich linear in Richtung der optischen Achse indem er durch die Öffnung 148 in
den Fokusring 124 fährt.
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Die
Kraftübertragungsrippe 144 wird
zwischen den Vorsprüngen 126 eingeführt. Daher
werden die Drehkräfte
auf den Fokusring 124 über
die Kraftübertragungsrippe 144 und
die Vorsprünge übertragen,
wenn die Steuereinheit 140 gedreht wird. Des Weiteren,
indem der Fokusring 124 gedreht wird, wird eine linear
Bewegung des Fokuslinsentubus 122 ausgelöst in Richtung
oder weg von der Projektionslinseneinheit 70, in Richtung
der optischen Achse. Aber, die Bewegung der Steuereinheit 140 in
Richtung der optischen Achse wird verhindert durch ihre Lage zwischen
Abdeckung 14 und Maske 16. Daher gleitet der Fokusring 124 in
die Öffnung 148 der
Steuereinheit 140 hinein bis zum inneren der Kraftübertragungsrippe 144,
in der Richtung der optischen Achse. Gliechermassen, können die
Drehkräfte
auf die Fokuslinseneinheit 120 übertragen werden durch einen
einfachen Aufbau der Kraftübertragungsrippe 144 und
der Vorsprünge 126.
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Diese
Gestaltung hat den Vorteil, daß die Gesamtgröße der Projektionsvorrichtung
verringert wird. Insbesondere dadurch, daß der Fokusring 124 auf
der Steuereinheit 140 gleitet während er zwischen der Kraftübertragungsrippe 144 und
den Vorsprüngen 126 eingeführt wird,
nimmt die Steuereinheit 140 wenig oder kein Druck in Richtung
der optischen Achse auf und ihre Bewegung entlang der optischen
Achse wird durch die Anwesenheit der Abdeckung 14 und der
Maske 16 verhindert. Daher ist Zusatzplatz für die Bewegung
der Steuereinheit 140 nicht notwendig.
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In
dem Ausführungsbeispiel,
indem die Vorsprünge 126 auf
dem Fokuslinsentubus 122 vorgesehen sind, kann der Fokusring 124 weggelassen
werden.
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In
der Projektionsvorrichtung aus 1 bis 3,
verhindern die Abdeckung 14 und die Maske 16 die
Bewegungen der Steuereinheit 140 in der Richtung der optischen
Achse.
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In
der Projektionsvorrichtung aus 1 bis 3,
enthält
der Projektionslinseneinheit 70 einen Rahmen, der auf dem
Fokuslinsentubus 122 mittels Schrauben angebracht wird.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel,
kann der Rahmen als separates, auf den Hauptkörper 10 fixiertes
Teil ausgebildet werden. Die Bewegungen der Steuereinheit 140 entlang
der optischen Achse kann verhindert werden durch die Bereitstellung
einer Kerbe auf dem Rahmen und die Verlängerung der Kraftübertragungsrippe 144 relativ
zum Rahmen, so daß sie
in die Kerbe hereinreicht.
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Die
Stützrippe 146 wird
in die Öffnung 17 der Maske
eingeführt
und ist drehbar.
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Der
Betrieb der Projektionsvorrichtung aus 1 bis 3 wird
jetzt beschrieben mit Bezug auf 4A und 4B.
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Erstens,
Licht, das in dem optischen Beleuchtungssystem 30 erzeugt
wird, in 2 gezeigt, wird über die
Bilderzeugungseinheit 50 in eine optische Abbildung umwandelt.
Die optische Abbildung fährt
durch die Projektionslinseneinheit 70 und den Fokusregler 100 und
wird auf einer nicht gezeigten Leinwand projektiert. Ein Nutzer
kann die Steuereinheit 140 benutzen, um die auf der Leinwand
projektierte Abbildung scharf zu stellen.
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Der
Nutzer kann die Schärfe
regeln indem er die Steuereinheit 140, die aus der Abdeckung 14 und der
Maske 16 herausragt, dreht. Die Kraftübertragungsrippe 144 der
Steuereinheit 140 überträgt die Drehung
auf die Vorsprünge 126 des
Fokusrings 124 und dreht den Fokusring 124. Des
Weiteren der Fokuslinsentubus 122, der auf den Fokusring 124 angebracht
ist dreht auch, wenn der Fokusring 124 dreht. Der Fokuslinsentubus 122,
der auf die Projektionslinseneinheit 70 mittels Schrauben
angebracht werden könnte,
bewegt sich linear bezüglich
der Projektionslinseneinheit 70 entlang der optischen Achse
(OX).
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Da
die Bewegung der Steuereinheit 140 in der Richtung der
optischen Achse (OX) durch die Maske 16 und die Abdeckung 14 verhindert
wird, bewegt sich der Fokusring 124 in der Richtung der
optischen Achse, indem er entlang der Innenseite der Kraftübertragungsrippe 144 verschoben
wird.
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Eine
Größenminderung
der Projektionsvorrichtung ist realisiert durch die Beschränkung der
Bewegung der Steuereinheit 140 in der Richtung der optischen
Achse (OX). Außerdem,
Gestaltungsbeschränkungen
werden gelockert, ohne daß die
Form der Maske 16 beschränkt wird.
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Der
Fokuslinsentubus 122 und der Fokusring 124 fahren
durch die Öffnung 148 der
Steuereinheit 140, in 3 gezeigt,
und die Öffnung 15, 17 der
Abdeckung 14 und der Maske 16, in 3 gezeigt, wenn
sie sich linear bewegen.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel,
der Kraftübertragungsaufbau
zwischen der Steuereinheit und der Fokuslinse wird vereinfacht im Vergleich
mit dem Stand der Technik, was vorteilhaft ist in der Größenminderung
der Projektionsvorrichtung.
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Insbesondere,
die Fokuslinseneinheit bewegt sich in der Richtung der optischen
Achse (OX) ohne, daß die
Steuereinheit sich in der Richtung der optischen Achse bewegt, was
vorteilhaft ist, weil eine Größenabnahme,
sogar Größenminderung
der Projektionsvorrichtung erlaubt wird. Zusätzlich werden Aufbaubeschränkungen
gelockert im Vergleich mit dem Stand der Technik, da der Aufbau
und Aufstellung von Zubehör,
wie die Maske, weniger kompliziert sein kann.