DE19908044A1 - Einstellvorrichtung für ein LCD-Projektionsfernsehgerät - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung für ein LCD-Fernsehprojektionsgerät. Bei solchen Fernsehgeräten werden monochromatische Strahlenbündel der Farben Rot, Grün und Blau mittels LCD-Lichtventilen beeinflußt, d. h. abhängig von einem Videosignal wird das Licht von den Lichtventilen durchgelassen oder nicht. Die auf diese Weise erzeugten monochromatischen Fernsehbilder werden auf einem Projektionsschirm überlagert, wo auf diese Weise ein Farbbild entsteht. DOLLAR A Für ein qualitativ gutes Fernsehbild ist es daher zwingend erforderlich, daß sich die monochromatischen Strahlenbündel der Lichtventile exakt überlagern. Voraussetzung hierfür ist eine genaue Justage der Lichtventile. DOLLAR A Die Erfindung schlägt eine Einstellvorrichtung vor, mittels derer eine besonders hohe Einstellgenauigkeit erzielbar ist und gleichzeitig die Justagevorrichtung vereinfacht wird. Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung mit einem Federelement versehen, welches die Einstellmittel mit einer Federkraft beaufschlagt, so daß eine spielfreie Einstellung ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung, insbesondere für ein LCD-Projektionsfernsehgerät, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem sogenannten LCD-Projektionsfernsehgerät wird das von einer starken Lichtquelle ausgesandte Licht in drei voneinander getrennte Beleuchtungspfade aufgeteilt, die jeweils mit einem sogenannten Lichtventil versehen sind. Jedes der Lichtventile läßt das Licht einer der Grundfarben Rot, Grün und Blau durch, bzw. sperrt den Durchgang des Lichtes. Das von den Lichtventilen durchgelassene Licht wird auf einen gemeinsamen Projektionsschirm projiziert, wo aufgrund der Überlagerung der Grundfarben ein Farbbild entsteht. Damit ein möglichst naturgetreues Farbbild auf dem Projektionsschirm erzeugt wird, ist es erforderlich, daß die Lichtventile sehr genau justierbar sind und sodann die einmal gefundene optimale Einstellposition beibehalten. Zu diesem Zweck sind Einstellvorrichtungen vorgesehen, wie sie beispielsweise aus der EP-A 0 697 795 bekannt sind. Die bekannte Einstellvorrichtung ist mittels Exzentern und Stellschrauben einstellbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Einstellgenauigkeit einer derartigen Einstellvorrichtung zu verbessern und den Justiervorgang zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch eine Einstellvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung hat den Vorteil, daß die Einstellmittel, bei denen es auf höchste Genauigkeit ankommt, stets gegen die Federkraft des Federelementes arbeiten, so daß eine spielfreie Verstellung der als optische Elemente wirkenden Lichtventile erreicht wird.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Federelement im wesentlichen flach ausgebildet. Von einer flachen Basis ausgehend sind Federmittel abgebogen, bzw. ausgeklinkt, so daß mit wenigen Bauteilen zwei optische Elemente oder deren Halterungen in mehreren Einstell­ richtungen mit Federkraft beaufschlagbar sind. Dieser einfache Aufbau ermöglicht Einsparungen sowohl bei der Herstellung als auch bei der Montage der Vorrichtung.

Vorteilhafterweise sind die Montageplatten der optischen Elemente so ausgebildet, daß deren Einstellung in jeder Einstellrichtung unabhängig von den anderen erfolgen kann.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Einstellung des Lichtventils mittels dreier vertikaler Stellschrauben, die es außerdem ermöglichen, die Neigung des optischen Elementes zu verstellen. Dadurch wird die Anzahl der benötigten Einstellelemente verringert.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung sind in der Montageplatte und dem Grundkörper Öffnungen vorgesehen, in die Stifte einsteckbar sind. Mittels Klebstoff, der in einem Zwischenraum zwischen dem Rand der Öffnung und den Stiften eingebracht wird, werden die Matageplatten und somit die Lichtventile fixiert. Damit ist sichergestellt, daß die einmal gefundene Justage während der gesammten Lebensdauer des Projektionsgerätes erhalten bleibt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Beleuchtungseinheit eines LCD-Projektions­ fernsehgerätes in einem Ausschnitt,

Fig. 2 die Abbildungseinheit des LCD-Projektions­ fernsehgerätes, und

Fig. 3 die Abbildungseinheit aus Fig. 2 in größerer Einzelheit.

In Fig. 1 ist eine als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Beleuchtungseinheit eines LCD-Rückprojektions­ fernsehgerätes in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Als Lichtquelle der Beleuchtungseinheit dient eine Halogenmetalldampflampe, die vor einem parabolischen Reflektor angeordnet ist. Mit dieser Anordnung wird ein sehr helles paralleles Strahlenbündel erzeugt. Sowohl die Lampe als auch der Reflektor sind in einem Lampengehäuse 2 eingebaut und somit in Fig. 1 nicht sichtbar. Das Lampengehäuse ist aus Metall hergestellt, um gegen die von der Lampe abgegebene Wärme widerstandsfähig zu sein. Zahlreiche Durchbrüche 3 im Boden und im Deckel 4 des Lampengehäuses sorgen für eine Abfuhr der Wärme durch Konvektion. Aus dem Strahlenbündel, das aus dem Lampengehäuse 2 austritt, werden mittels eines IR/UV-Filter 6 unerwünschte infrarote und ultraviolette Spektralanteile entfernt. Anschließend tritt das Strahlenbündel durch eine Integratorplatte 7 und eine Polarisationskonvertierungs­ platte 8. Die Integratorplatte 7 dient dazu einen gleichmäßig ausgeleuchteten rechteckigen Leuchtfleck zu erzeugen, dessen Abmessungen ungefähr denen eines LCD- Lichtventiles entsprechen. Die Polarisationskonvertierungs­ platte 8 trennt das Licht nach dessen zwei Polarisierungs­ richtungen und dreht eine der Polarisierungsrichtungen, so daß aus der Platte 8 im wesentlichen linear polarisiertes Licht austritt, beispielsweise S-polarisiertes Licht. Hierbei entstehen im Vergleich zu einem Polarisationsfilter geringere Absorptionsverluste.

Das so behandelte Lichtbündel wird mittels zweier halbdurchlässiger Zweifarbenfilterspiegel 9a, 9b in die Farben Rot, Grün und Blau zerlegt. Die genannten optischen Elemente 6, 7, 8 sind in einem Gehäuse 11 der Beleuchtungseinheit 1 gehaltert. Das Lampengehäuse 2 ist fest mit dem Gehäuse 11 verbunden, das aus Kunststoff hergestellt ist, weil die Temperaturbelastung außerhalb des Lampengehäuses nicht mehr so hoch ist. Die Strahlengänge der einzelnen Grundfarben sind in dem Gehäuse 11 der Beleuchtungseinheit 1 räumlich voneinander getrennt, wobei die Strahlengänge der Farben Grün und Blau gleich lang sind, der Strahlengang der Farbe Rot hingegen länger ist. Die Integratorplatte 7 erzeugt den gewünschten rechteckigen Leuchtfleck nur in einem bestimmten Abstand, welcher der Länge des Strahlen-ganges für die Farben Grün und Blau ent­ spricht. Daher sind in dem Strahlengang für die Farbe Rot Ausgleichslinsen 12 vorgesehen, welche die Auswirkung des längeren Strahlen-ganges auf den Leuchtfleck kompensieren. Schließlich sind in jedem Strahlengang Abbildungslinsen 13 vorgesehen, die den Strahlengang jeder Farbe auf die Pupille der in Fig. 1 nicht dargestellten Projektionslinse fokussieren.

An der Stelle, wo die Strahlenbündel der einzelnen Grundfarben aus dem Gehäuse 11 der Beleuchtungseinheit 1 austreten, sind Polarisatoren 14r, 14g und 14b angeordnet, um das Licht linear zu polarisieren. Die Polarisatoren und die zugeordneten Teile des Gehäuses 11 begrenzen eine Aufnahme 16 für eine in Fig. 2 dargestellte Abbildungseinheit 17.

In Fig. 2 ist die Abbildungseinheit 17 in einer perspektivischen Darstellung in einer Draufsicht von oben gezeigt. Die Abbildungseinheit weist einen im wesentlichen quaderförmigen, hohlen Grundkörper 18 auf, der als Aluminiumgußteil hergestellt ist. An drei Seitenflächen des Grundkörpers 18 sind Aufnahmen für LCD-Lichtventile 19r, 19g und 19b vorgesehen, die den Grundfarben Rot, Grün und Blau zugeordnet sind. Im Inneren des Grundkörpers ist ein Glaswürfel mit innenliegenden, diagonal verlaufenden, dichroitischen Grenzflächen angeordnet, der die monochromen Strahlenbündel wieder zu einem einzigen Strahlenbündel vereinigt, das aus der vierten Seitenfläche des Grundkörpers 18 austritt und zu einer nicht dargestellten Projektionslinse gelangt. Die Projektionslinse schließlich erzeugt die Abbildung auf dem Projektionsschirm.

Zum Zweck der mechanischen Halterung ist jedes LCD- Lichtventil 19r, 19g, 19b in einen Rahmen 21r, 21g, 21b geklebt. Der Rahmen 21g für das Lichtventil 19g für die Farbe Grün ist fest mit dem Grundkörper 18 verbunden, z. B. angeklebt. Hingegen sind die Rahmen 21r und 21b für die Lichtventile 19r und 19b für die Farben Rot und Blau mit im wesentlichen U-förmigen Montageplatten 22r und 22b fest verbunden.

Um ein möglichst unverzerrtes und konvergentes Farbbild auf dem Projektionsschirm des Fernsehgerätes zu erzeugen, ist es erforderlich, daß die Lichtventile für die Farben Rot und Blau in mehreren Richtungen justiert werden. Diese Justagerichtungen sind in Fig. 2 mit den Pfeilen a, b, c und d veranschaulicht. In Richtung a wird die Fokalebene einge­ stellt, d. h. der Abstand zur Projektionslinse. In Richtung b wird die Neigung der horizontalen Linien eingestellt, damit rote und blaue Linien parallel zu grünen Linien verlaufen. In Richtung c wird die vertikale Position der ersten Zeile eingestellt, sodaß die ersten Zeilen aller Grundfarben auf derselben vertikalen Höhe liegen. In Richtung d wird die laterale Position des Zeilenbeginns eingestellt, so daß alle Zeilen der Grundfarben an derselben Stelle beginnen. Mit der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung ist es möglich, diese Einstellungen besonders genau vorzunehmen.

Um die hierfür erforderlichen technischen Merkmale genauer zu erläutern, ist in Fig. 3 die Abbildungseinheit 17 aus Fig. 2 in größerer Einzelheit dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber das Lichtventil für die Farbe Blau 19b und dessen zugeordnete Montageplatte 21b weggelassen sind. Da die Beleuchtungseinheit 17 bezüglich der Grund­ farben Rot und Blau symmetrisch aufgebaut ist, sind alle nachstehenden Erläuterungen, die für den einen Strahlengang gegeben werden, stets auch für den jeweils anderen gültig. Der Kürze halber wird deshalb die Erfindung überwiegend an den Teilen der Einstellvorrichtung erläutert, die der Farbe Rot zugeordnet sind.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist die Montageplatte 22r eine Grundfläche 23r auf, die rechtwinklig zu der Ebene des LCD-Lichtventils 19r angeordnet ist. Bei montiertem LCD- Lichtventil 19r liegt die Grundfläche 23r der Montageplatte 22r im wesentlichen parallel zu sowie oberhalb der Deckelfläche 24 des Grundkörpers 18 der Abbildungseinheit 17. Zwischen der Deckelfläche 24 und der Montageplatte 22r ist ein Federelement 26 angeordnet.

Das Federelement 26 ist im wesentlichen flach ausgebildet und umfaßt eine Basisfläche 27. An einer Seite der Basisfläche 27 sind zwei Federlappen 28r und 28b nach oben abgebogen, die sich ungefähr über die Hälfte der Seitenlänge der Basisfläche 27 erstrecken. Aus den Feder­ lappen 28r und 28b ist eine Ausnehmung 29 ausgeschnitten, um deren Federkraft festzulegen. Die besondere Form der Ausnehmung 29 ist nur als Beispiel dargestellt, und es sind hiervon abweichende Formen der Ausnehmung möglich. Den Federlappen 28r, 28b gegenüberliegend ist eine Federlasche 30 angeordnet. Die Federlasche ist ebenso wie die Feder­ lappen bezüglich der Basisfläche 27 rechtwinklig nach oben abgewinkelt. Der Federlappen 28r sowie eine Zunge der Feder­ lasche 30 wirken auf die gegenüberliegenden Schenkel 31 der U-förmigen Montageplatten 22r mit einander entgegengerich­ tete Federkräften ein. Des weiteren sind aus der Basisfläche 27 des Federelementes 26 zwei Federzungen ausgeklinkt und nach oben gerichtet, wobei in Fig. 3 nur die Federzunge 32b sichtbar ist, die dem Lichtventil für die Farbe Blau zugeordnet ist, während die dem Lichtventil für die Farbe Rot zugeordnete Federzunge 32r von der Montageplatte 22r verdeckt ist. Die Federzunge 32r übt eine in Fig. 3 nach oben gerichtete Federkraft auf die Montageplatte 22r aus.

Um die Montageplatte 22r entgegen den auf sie ein­ wirkenden Federkräften in einer vorbestimmten Position zu halten, sind mehrere Einstellmittel vorgesehen.

Die Einstellung der Fokalebene in Richtung a erfolgt mittels zweier Exzenterbolzen 33, die durch Langlöcher 34 in der Montageplatte 22r ragen. Die Exzenterbolzen 33 liegen an den Seitenflächen der Langlöcher 34 an und bestimmen durch ihre Drehstellung die Position der Montageplatte 22r in Richtung a. Diese Anordnung gestattet es, die Montageplatte 22r horizontal, vertikal und in der Neigung zu verstellen, ohne daß sich die Position in Richtung a verändert.

Die Einstellung der Montageplatte 22r in vertikaler Richtung erfolgt mittels dreier Stellschrauben 36, die dreieckförmig auf der Montageplatte 22r angeordnet sind und durch diese hindurchragen. Die Stellschrauben 36 stützen sich auf der Deckelfläche 24 des Grundkörpers 18 ab und bestimmen den Abstand der Montageplatte von der Deckelfläche 24, indem alle drei Stellschrauben 36 gleichmäßig betätigt werden. Durch eine ungleichmäßige Betätigung der Stellschrauben 36 hingegen ist eine Einstellung der Neigung des Lichtventiles 19r möglich.

Die Justierung in Richtung d der Montageplatte 22r ermöglicht die Stellschraube 37, die gegen die Federkräfte des Federlappens 28r sowie der Federlasche 30 wirkt. Unter Ausnahme der Exzenterbolzen 33 wirken sämtliche Stell­ schrauben stets gegen Federkräfte des Federelementes 26, so daß eine spielfreie Justage der Montageplatte 22r ermöglicht ist. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung ist es, daß eine hohe Genauigkeit der Einstellung erreicht wird. Die Einstellung in Richtung a bildet in diesem Zusammenhang deshalb eine Ausnahme, weil wegen der relativ großen Tiefenschärfe der Projektionslinse die Einstellung in dieser Richtung am wenigsten kritisch ist. Das wird durch eine Betrachtung der erforderlichen Einstellgenauigkeiten deutlich.

In Richtung a beträgt die Einstellgenauigkeit z. B. ±0,05 mm, in die Richtungen c und d hingegen ±22,50 µm, was ungefähr der Hälfte der Ausdehnung eines Pixels des LCD- Lichtventiles entspricht. Die Einstellgenauigkeit in Richtung b schließlich beträgt ungefähr 0,06°. Diese hohe Genauigkeit wird trotz großer Einstellbereiche von ±1,00 mm in den Richtungen a, c, und d sowie ±1,00° in Richtung b erreicht.

Wenn für die Stellschraube 37 eine Sechskantkopf- oder Inbusschraube verwendet wird, sind alle Stellschrauben 36, 37 sowie die Exzenterbolzen 33 in Fig. 2 von oben zugänglich, was den Justagevorgang nennenswert erleichtert.

Nachdem die Justage für die Lichtventile für die Farben Rot und Blau abgeschlossen ist, wird die so gefundene Position durch Stifte 38 fixiert, die in zugeordnete Öffnungen in der Deckelfläche 24 des Grundkörpers 18 eingesteckt werden. Diese Öffnungen sind in Fig. 3 nicht sichtbar. In der Montageplatte 22r sind Öffnungen 39 vorgesehen, durch welche die Fixierstifte 38 ragen, wobei diese Öffnungen 39 so groß bemessen sind, daß unabhängig von der endgültigen Einstellposition der Montageplatte 22r die Stifte 38 in deren zugeordnete Öffnungen in der Deckelfläche 24 finden. Zwischen den Stiften 38 und den Öffnungen 39 bildet sich ein Zwischenraum 41, in den Klebstoff eingebracht wird, um die Position der Montageplatte 22r endgültig zu fixieren.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Fixierstifte 38 einstückig an den Grundkörper 18 angeformt, so daß ein Arbeitsschritt bei der Montage der Abbildungs­ einheit entfallen kann.

Wie weiter oben erwähnt ist, gelten die Aussagen für die Justage des Lichtventils 19r bzw. der Montageplatte 22r in entsprechender Weise für das Lichtventil 19b bzw. die Montageplatte 22b.

Claims (10)

1. Einstellvorrichtung insbesondere für ein Projektionsfernsehgerät mit einem Grundkörper (18), der zur Halterung einer Anzahl von optischen Elementen (19r, 19g, 19b) dient, wobei wenigstens eines der optischen Elemente starr mit dem Grundkörper (18) verbunden ist, während die Lage wenigstens eines der anderen optischen Elemente gegenüber dem Grundkörper (18) mit Stellmitteln (33, 36, 37) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement (26) vorgesehen ist, das alle einstellbaren optischen Elemente (19r, 19g, 19b) in zumindest einer Einstellrichtung (b, c, d) mit einer Federkraft beaufschlagt.

2. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (26) spiegel­ symmetrisch ausgebildet ist, so daß es auf zwei einstellbare optische Elemente (19r, 19b) im wesentlichen identische Federkräfte ausübt.

3. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (19r, 19g, 19b) in einem Rahmen (21) gehaltert sind, der mit einer Montageplatte (22r, 22g, 22b) verbunden ist.

4. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (26) eine im wesentlichen flache Basis (27) sowie abgebogene Federmittel (28r, 28b, 30) aufweist.

5. Einstellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Basis (27) des Federelementes (26) eine Federzunge (32r, 32b) ausgeklinkt ist.

6. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Stellschrauben (36) vorgesehen sind, um die vertikale Position eines optischen Elementes (19r, 19g, 19b) einzustellen, und daß die Stellschrauben (36) außerdem dazu dienen, die horizontale Neigung des optischen Elementes einzustellen.

7. Einstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellschrauben (36) sowie die Stellmittel (37) zur lateralen Einstellung des optischen Elementes mittels des Federelementes (26) mit einer Federkraft beaufschlagt sind.

8. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplatte (22r, 22b), die Basis (27) des Federelementes (26) und die Deckelfläche (24) des Grundkörpers (18) mit Befestigungsöffnungen (39) für Stifte (38) versehen sind.

9. Einstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (38) einstückig an den Grundkörper (18) angeformt sind.

10. Einstellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Befestigungsöffnungen (39) und den Stiften (38) Zwischenräume (41) vorgesehen sind, die mit Klebstoff ausfüllbar sind.