專利名稱：多通道成像機的制作方法
技術領域：
本發明涉及多通道成像裝置(multi channel imaging devices)，而更為具體地涉及投影式成像裝置，其中非常重要的是，精確地調準裝置的各實際組件，以致某一得出的圖像的各顏色組分將被調準。本發明的多通道成像機目前的主要應用是作為一種投影視頻顯示裝置的一種組件，其中希望具有一堅固的和精確調準的光—電裝置，用于從那里投射經過很好調準的彩色圖像。
多通道成像系統的典型配置將具有一種蛤殼式配置，其中各內部鏡片和組件都從上方予以組裝，而光學腔體沿著一水平平面分開為兩半。不過，這樣一種裝置的結構造成兩個或多個組裝平面。比如，至少一個是水平的，用于安放各分離的和組合的鏡片，以及至少一個是鉛直的，用于安放各投影光學元件。這就需要許多復雜的模制零部件，伴隨著昂貴的模具制造。由于具有兩個或多個組裝平面，所以各鏡片的配準變得比較困難。這種問題在一種離軸設計中弄得更為麻煩了，在此種設計中，各鏡片不全在同一平面上。
可能需要這樣一種多通道成像系統，其中上述一些調準問題得以改進。或許更有好處的是，這樣一種裝置會足夠剛強以防止因撓曲和振動而造成的一些扭歪問題。不過，這樣一種解決辦法，為了實用起見，應當在生產一種最終的多通道圖像投影系統時制作便宜，使用也便宜。
就發明者所知，用于生產一種多通道成像機的所有先前的設備和方法始終是難以和/或費用很高地制造和組裝、不夠理想的剛強，以及難以調準和使用。
因此，本發明的一項目的是提供一種視頻投影機，會在一全部圖像范圍上形成次象素精度。
本發明的另一目的是提供一種視頻投影機，容易制作，而且其中各組件易于調準。
本發明的又一目的是提供一種視頻投影機，其中沒有由于光學箱體的扭曲和彎曲所造成的各種不會聚問題。
本發明的另一目的是提供一種視頻投影機，其中來自從外部來源引進的振動的各種后生現象減至最少。
本發明的又一目的是提供一種視頻投影機，制作便宜。
本發明的另一目的是提供一種視頻投影機，可以采用一些便宜的輔助組件。
本發明的又一目的是提供一種視頻投影機，裝設和調準便宜。
簡略地說，本發明的一項實施例是一各機械組件的總成，它調準、支承和裝放一三色投影系統的各光學、光機和電子組件。設計是如此完成的，即它可以解決許多關聯于高分辯率多通道成像系統的問題。由于組件數量較少和零部件可以采用各種大量、低成本工藝方法制造出來，所以各組件的總成本降低了。通道間的剛性和各個色彩通道之間的機械穩定性優于先前的作法。這一點是用于封圍多通道空腔的新穎作法的直接后果。除了各分立圖像的會聚之外，不需要任何光學調準。各組件都是自行調準的，帶有很低成本的各種配準特性。本發明具有一箱體，是以如下方式設計的，即整個光學空腔被包含在單一的制成部件內側。空腔由一隔板封住，后者用作一框架以調準和支承各鏡片和光—機機構。只有單一組裝平面，即隔板的平面。剖分式和組合式光學元件裝接于隔板以及投影透鏡。空腔在內殼裝接于隔板時被封圍起來。內殼可以制成為一單一構件而不需要任何輔助作業。隔板可以沖壓或模制而成，裝有剖分式分色鏡的托架、組合式棱鏡、偏光器/解析器總成和/或其他各種光學裝置可以模制出來(同樣不帶有任何輔助作業)。一種用于投影透鏡的新穎聚焦安裝架為一種簡單、低成本、固定焦距透鏡創造了條件。
本發明的一項優點是，提供一種比較便宜的視頻投影機用于裝入視頻投影成像裝置。
本發明的另一優點是，在一整個圖像上形成次象素精度。
本發明的再一優點是，振動效應基本上得以消除，以致各冷卻風扇可以裝在視頻投影機上而無不良效果。
本發明的又一優點是，視頻投影機的剛強度基本上免除了由于光學箱體的扭曲和彎曲所造成的各種不會聚問題。
本發明的再一優點是，視頻投影機的結構堅固和操作可靠。
本發明的又一優點是，制作便宜。
本發明的再一優點是，裝設、調準和使用都很便宜。
本發明的這些和其他一些目的和優點，對于本技術領域中的那些熟練人員來說，由于在此所述并示于數圖之中的關于本發明各種實施模式及其工業應用性的說明，會是很明晰的。所列舉的各項目的和優點并非本發明所有可能各種優點的竭盡的列舉。此外，即使在一或多項所企望的目的和/或優點或許在應用中并不存在或并不需要的場合，也將了解實現本發明。


圖1是符合本發明的一種多通道成像機的透視圖；圖2是圖1多通道成像機的分解透視圖；圖3是圖1和2透鏡裝置的分解透視圖；圖4是圖1和2隔板和光學總成的分解透視圖；圖5是圖1、2和4的光學總成的分解透視圖；圖6是符合本發明的一種多通道成像機的另一實施例的透視圖；以及圖7是圖6多通道成像機范例的分解透視圖。
在此所述和/或示于圖中的本發明各種實施例和改型只借助范例予以表述并不限定為本發明的范疇。除非另外專門說明，本發明的個別方面和組件可以刪除或修改，或者可以用某些已知的同等物替換，或目前為止仍未知的一些替帶物，諸如將來可能開發出來的或諸如將來可能發現為可接受的替代物替換。本發明還可進行修改而用于多種應用場合而仍然屬于作了權利聲明的本發明的精神和范疇之內，由于潛在的應用場合范圍巨大，并由于本發明意欲適合于許多這樣的變型。
一如在此所述，實施本發明的模式是一種多通道成像機。本發明多通道成像機的一項范例畫在圖1中的一透視圖上并在此以總體參照字符10表示。多通道成像機10具有一箱體12，其上配裝有一透鏡托架14。透鏡托架14支承一透鏡總成16，由一透鏡夾持件18使之在托架上保持就位。總裝起來的透鏡托架14、透鏡總成16和透鏡夾持件18將在此稱作為一透鏡裝置19。
本發明的這一范例具有兩部冷卻風扇20，固定于箱體12。雖然各冷卻風扇20并非本發明的一必需部分，但指出以下一點是很有意義的，即本發明的多通道成像機10足夠剛硬，以致各冷卻風扇20可以裝在上面而沒有由一不夠剛硬的裝置可能造成的不良振動作用。
在本發明的這一實施例中，箱體12具有一內殼(kernel housing)22和一隔板24。在此所述的內殼22是用鋁合金模鑄而成的，雖然包括但不局限于另外一些模制方法的其他各種制作技術也在本發明的范疇之內。制作技術的另一范例可以是由一單件鋼板加壓成形此內殼，或者是把金屬板材切割并彎成所需的形狀。隔板24由各螺絲26配裝于內殼22，一如通過圖1的視圖上的范例所示，以致箱體12的內部27是基本上由隔板24和內殼22圍封起來的。
一光學總成28在箱體12之內配裝于隔板24，而三部LCD總成30配裝于箱體12的外側。各LCD總成30任由選擇而實際上可以是任一反射類型，其中投射在一部LCD總成30上的光線按照以電子方式提供給此LCD總成的圖像予以修正(modified)，而修正后適應于該圖像的光線從此LCD總成反射。本技術領域中的熟練人員是會熟悉這類裝置的。在多通道成像機10的本實施例中，各LCD總成30屬于市場上有售的類型。各LCD總成30各自采用一調準安裝架32配裝于內殼22，從而各LCD總成30可以在最終總裝多通道成像機10期間隨需要予以調準。本技術領域中的熟練人員也會熟悉調準安裝架32以及可供使用的那些改型。
圖2是圖1多通道成像機10一部分的分解透視圖。在圖2的視圖中，可以看出，光學總成28配裝于隔板24。同樣，在圖2中可以看到，透鏡托架14具有另外許多(在圖2的視圖中可以看到三只)螺絲26，用于把透鏡托架14固定于隔板24。
可以看到在隔板24上有一光線進入孔口34，白光通過它被引入箱體12。在圖2的視圖中還可以看到三個LCD孔口36之中的兩個，通過它們，光線被投射到各LCD總成30(圖1)上并從那里反射過來。本發明這一實施例的兩個冷卻孔口38之一也可以在圖2的視圖中看到，各冷卻風扇20(圖1)固定其上。
圖3是透鏡裝置19的分解透視圖，此裝置在此結合圖1和2先前作過說明。固定焦距透鏡總成16具有一定位突起40，而透鏡托架14具有兩個夾持圈42，用于接納透鏡總成16。每一夾持圈42之上具有一間隙44，以致在定位突起40調準于各間隙44的情況下，透鏡總成可以嵌進透鏡托架14。透鏡總成16然后采用一對帶帽螺釘46由透鏡夾持件18在透鏡托架14上固緊就位。一如在圖3的視圖之中可見，透鏡夾持件18上的一定位槽孔48做成傾斜的以致當定位突起40處在定位槽孔48之內按箭頭50所示轉動透鏡總成16時(在適當松動的各帶帽螺釘46的情況下)，將導致固定焦距透鏡總成16在透鏡托架14上向前或后移動，一如箭頭52所示，以致透鏡總成16可以隨需要而聚焦。
圖4是隔板14和光學總成28的分解視圖，其中光學總成28可以比較容易看到。一如在圖2的視圖中可以看到的那樣，光學總成28的一截短的輸出雙合透鏡(output truncated doublet)54(有效地用作使光線改向的一只棱鏡)，當光學總成28配裝于隔板14時，部分地伸過隔板14上的一光射出孔口56。在圖4的視圖中還可看到一分色鏡總成58和一彩色立方體(colorcube)60，此后將詳細說明。截短的輸出雙合透鏡54、分色鏡總成58和彩色立方體60各自配裝于一光學支架62。
圖5是符合本發明目前所述實施例的光學總成28的分解透視圖。本技術領域中的熟練人員會認識到，分色鏡總成58具有以“X”形態配置的三個分色鏡64，以致投射到分色鏡總成58上面的白光被分解成為其三種基本組成波長顏色，而這些顏色中的每一種指向各LCD總成30(圖1)的對應一個。本技術領域中的熟練人員還會認識到，彩色立方體60由4個彩色立方體棱鏡65構成，而后者的各個鄰接表面具有分色鍍面(dichroic surfacing)，以致從3個LCD總成30反射的3原色光束被重新組合并指向截短的輸出雙合透鏡54。
重要的是要注意，在本發明的這一實施例中，當光線通過光線進入孔口34進入箱體12時，光線稍微指向上方(從彩色立方體60處在分色鏡總成58上方的透視圖看來)，如圖1中光線輸入路徑箭頭66所示。因此，隨著光線穿過多通道成像機10，光線被分色鏡總成58分解、被各LCD總成30修正并從那里反射過來，并相對于一第一平面68由彩色立方體60予以重新組合。光線還相對于一第二平面70(大體上向上，一如在此前所說明)移動，以致光線首先穿過分色鏡總成58，然后從各LCD總成30以一向上角度反射過來，而后穿過彩色立方體60并由它予以重新組合。由于透鏡總成16的光軸72基本上沿著第一平面68調準，所以，截短的輸出雙合透鏡54成形和設計得使(稍微向上傾斜的)光線與透鏡總成16的光軸72重新調準。
因此，多通道成像機10的所述實施例大體上總裝如下光學總成28一如在此所述那樣總裝起來并配裝于隔板24。隔板配裝于基本上封圍其內部27的內殼22。各LCD總成30采用各調準安裝架32配裝于內殼22的外部，一如在此前述那樣。除非另外說明，或者可能為本發明的某一特殊用途或變更所需，各個總裝作業的次序并非至關重要和并非本發明的固有部分。
多通道成像機的另一實施例畫在圖6的透視圖上并在其中由總體參照字符10a表示。多通道成像機10a的這一實施例在類別和各零部件方面不是大為有別于此前所述的多通道成像機10。多通道成像機10a此處予以表示是為了圖示說明在此所述和圖中所畫的在形狀和結構方面的某些可能的變更。一如在圖6的視圖中可見，多通道成像機10a具有一箱體12a，帶有一配裝于它的一透鏡托架14a。透鏡托架14a支承一透鏡總成16a，后者由一透鏡夾持件18a使之在托架上保持就位。總裝起來的透鏡托架14a、透鏡總成16a和透鏡夾持件18a在此將稱作一透鏡裝置19a。一如在圖6的視圖中可見，兩部冷卻風扇20在本發明的這一實施例中也固定于箱體12a。
在本發明的這一實施例中，同樣，箱體12a具有一內殼22a和一隔板24a，各自全都采用類似于在此相對于本發明首先所述實施例所先前說明的那些方法予以制作，并如示于圖6的視圖和隨后各圖之中那樣予以成形。
一光學總成28a在箱體12a之內固定于隔板24a，而3個LCD總成30，并非顯著地不同于在此前述的各LCD總成，固定于箱體12a的外側。
圖7是圖6多通道成像機10a一部分的分解透視圖。在圖7的視圖中可見，光學總成固定于隔板24a。實際上，在多通道成像機10的這一實施例中，光學總成28a的各零部件直接固定于隔板24a，此后將較為詳細地予以討論。另外在這一實施例中，可以看到在隔板24a上的一光線進入孔口34a，白光通過它被引入箱體12a。在圖7的視圖中還可看到3個LCD孔口36a中的兩個，通過它們，光線投射到各LCD總成30(圖6)并從那里反射回來。本發明這一實施例的上面固定各冷卻風扇20(圖6)的兩個冷卻孔口38a之一也可在圖7的視圖中看到。固定焦距透鏡總成(fixed focus lens assembly)16a、透鏡托架14a和透鏡夾持件18a起的作用非常像結合圖3此前所述的固定焦距透鏡總成16和透鏡托架14，雖然，一如通過對比圖2和7的視圖可見，實際形狀有所不同。
一如在圖7視圖中可見，一輸出雙合透鏡54a相對于一光線進入孔口56a予以定位，并執行結合前述實施例的截短雙和透鏡54此前所述的各種功能。
在本發明目前所述的這一實施例10a中，各分色鏡64組裝在一鏡具容器74之內，后者制成為隔板24a的一部分，而彩色立方體60固定于隔板24a。各分色鏡64和彩色立方體60基本上與結合本發明首先說明的實施例10在此前所述的同類各零件相同并以類似的方式發揮作用。
可以對本發明作出多種修改而不改變其意義或范疇。比如，箱體12可以模制出來和/或由另一材料制成。
所有以上都只是本發明可以提供的許多實施例的一些示范。本技術領域中的熟練人員會容易知道，其他各種修改和變更可以作出而不脫離本發明的精神和范疇。因此，在此的闡明并不望作為限制，而所附各項權利要求應當被理解為包含本發明的全部范疇。
本發明的多通道成像機10指望廣泛地用于生產各種視頻圖像投影系統，諸如各種高清晰度投影電視裝置，以及特別是各種計算機視頻輸出投影顯示裝置。本發明允許整個圖像趨向于次象素精度(sub-pixel accuracy)。由于一些自行調準特性而簡化了總裝作業，并且沒有三個圖像通道會聚以外的各光學元件調準問題。通道間的剛度相當高，以致沒有因光學箱體的扭曲或彎曲而造成的各種不會聚問題。由于機械結構為采用不帶有各種輔助機加工作業的模制和沖壓而成的簡單零部件創造了條件，所以存在著顯著的成本效益。聚焦安裝架可以模制出來并允許投影透鏡作為一種低成本固定焦距透鏡加以購買。
這種機械結構偏離于典型的投影系統總裝法。它允許各種低成本系統解決辦法，特別是對于(但并不限于)各種離軸投影系統(off-axis projectionsystem)。
本技術領域中的熟練人員將容易理解結合本發明所用的各項調準過程。比如，各調準安裝架32用以調節各LCD總成，以致各三色組分圖像在重新組合于彩色立方體60之中時可適當地調準。同樣，透鏡夾持件18將被松動和透鏡總成將被轉動，一如此前所簡述的那樣，以適當地調節透鏡總成16的聚焦狀況。
由于本發明的多通道視頻投影機10可以容易用現有的各種圖像形成與顯示系統和裝置予以生產和集成，并且由于提供了在此所述的各種優點，所以指望它將容易為企業所接受。為了這些和其他一些原因，指望本發明的通用和工業可用性將既是范圍巨大并持續長久。
權利要求
1.一種視頻投影機，包括一用于至少部分地封圍一光學裝置的箱體，所述光學裝置包括一用于分解光線的分色鏡總成，以及一光線重新組合裝置；以及多個LCD總成，用于從所述分色鏡總成接收光線、修正光線和向所述光線重新組合裝置反射光線。
2.按照權利要求1所述的視頻投影機，其中所述箱體完全封圍所述光學裝置。
3.按照權利要求1所述的視頻投影機，其中所述光線重新組合裝置是一彩色立方體。
4.按照權利要求1所述的視頻投影機，還包括一透鏡總成，在光學上調準以從所述光學裝置接收光線。
5.按照權利要求1所述的視頻投影機，其中透鏡總成實際上固定于所述箱體。
6.按照權利要求1所述的視頻投影機，還包括一棱鏡，用于使來自所述重新組合裝置對光線改向進入一透鏡總成。
7.按照權利要求1所述的視頻投影機，還包括一固定于所述箱體的冷卻風扇。
8.按照權利要求1所述的視頻投影機，其中所述箱體包括一內殼，用于基本上封圍所述光學裝置；以及一隔板，用于在其上安裝所述光學裝置，以致當所述隔板配裝于內殼時，所述光學裝置完全被封圍在所述箱體之內。
9.一種視頻投影裝置，用于接受光線、分解光線、修正光線、重新組合光線和投射光線，包括一箱體；一隔板，用于基本上封圍所述箱體之內的空間；一在所述隔板上用于允許光線進入的光線進入孔口；一光學裝置，基本上位于所述箱體之內用于分解和重新組合光線；用于修正光線的多個LCD裝置；以及一光線輸出孔口，用于通過它從所述箱體內投射光線。
10.按照權利要求9所述的視頻投影裝置，還包括一透鏡總成，用于聚焦從所述光線輸出孔口射出的光線。
11.按照權利要求10所述的視頻投影裝置，其中所述透鏡總成配裝于所述隔板。
12.按照權利要求9所述的視頻投影裝置，還包括沿著一第一平面配置的一分色裝置和一顏色重新組合裝置，其中所述多個LCD裝置沿著一第二平面配置。
13.按照權利要求9所述的視頻投影裝置，還包括一棱鏡，用于通過所述光線輸出孔口使光線改向進入一透鏡。
14.按照權利要求13所述的視頻投影裝置，其中棱鏡固定于所述光學總成。
15.一種視頻投影機，具有一第一維平面和一第二維平面，包括排列在第一維平面上的一分光裝置和一光線重新組合裝置；以及多個光線修正裝置，排列在所述第二維平面上。
16.按照權利要求15所述的視頻投影機，其中所述分光裝置包括一分色鏡。
17.按照權利要求15所述的視頻投影機，其中所述光線重新組合裝置包括一彩色立方體。
18.按照權利要求15所述的視頻投影機，其中所述各光線修正裝置是反射式LCD裝置。
19.按照權利要求15所述的視頻投影機，其中所述分光裝置和光線重新組合裝置被封圍在一箱體之內。
20.按照權利要求15所述的視頻投影機，其中第一維平面基本上垂直于第二維平面。
21.按照權利要求15所述的視頻投影機，還包括一棱鏡，用于把從所述光線重新組合裝置發出的光線基本上調準在所述第二維平面上。
22.一種視頻投影光學箱體，用于裝放多個LCD成像裝置(LCD imagingdevice)和一光學部件，包括一成形箱體，適合于在外部裝設各LCD成像裝置，并具有一適于在其中裝放所述光學部件的內部空腔。
23.按照權利要求22所述的視頻投影光學箱體，其中還包括一隔板，基本上封圍所述內部空腔。
24.按照權利要求23所述的視頻投影光學箱體，其中所述光學部件配裝于所述隔板。
25.按照權利要求23所述的視頻投影光學箱體，還包括一配裝于隔板的透鏡總成。
26.按照權利要求22所述的視頻投影光學箱體，其中成形箱體是一封圍所述內部空腔的基本上剛性的三維構件。
27.按照權利要求22所述的視頻投影光學箱體，其中所述成形箱體是模鑄的。
28.按照權利要求22所述的視頻投影光學箱體，其中所述成形箱體是壓制的。
29.按照權利要求22所述的視頻投影光學箱體，其中所述成形箱體是金屬制成。
30.按照權利要求22所述的視頻投影光學箱體，其中所述成形箱體是一單一構件。
31.按照權利要求22所述的視頻投影光學箱體，其中所述成形箱體近似一段環圈。
32.一種用于組裝一視頻投影成像機的方法，包括a.組裝一光學總成；b.把光學總成配裝于一隔板；c.把隔板配裝于一箱殼，以致隔板基本上封圍箱殼的所述光學總成置于其中的一內部空腔；以及d.把多個LCD成像器(LCD imager)裝設于箱殼的外部。
33.按照權利要求32所述的方法，其中操作步驟a、b、c和d按給定次序進行。
全文摘要
一種多通道成像機(10)，用于接受、分解、修正和重新組合光線以投射某一圖像。一箱體(12)封圍一光學總成(28)，后者具有一分色鏡總成(58)和一彩色立方體(60)。許多LCD總成從分色鏡總成(58)接受光線、予以分解并將其反射到彩色立方體(60)。一透鏡總成(16)采用一透鏡托架(14)和一透鏡夾持件(18)固定于箱體(12)的一隔板(24)。一輸出棱鏡(54)把光線調準到一第二平面(70)以重合于透鏡總成(16)的光軸(72)。
文檔編號H04N9/31GK1404680SQ01803868
公開日2003年3月19日 申請日期2001年1月17日 優先權日2000年1月18日
發明者瓊－皮埃爾·梅納德 申請人:奧羅拉系統公司