专利名称：光隧道保持和调整设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投影装置，例如用于商业、教育、政府和/或娱乐应用的数字投影仪。更特别地，本发明涉及一种在这种投影装置中光隧道的保持和调整。
背景技术：
1.概述显示技术(例如用于计算机和娱乐显示装置)在持续发展，用户和商业电子仪器的情况也同样如此。一种常使用的特定类型的显示装置是诸如数字显示系统之类的投影显示系统(以下称为“投影仪”)。从本申请的受让人俄勒冈州Wilsonville的InFocus Corporation可以得到这种投影系统的多种变型。
诸如由InFocus制造的投影仪通常包括光学子系统，该光学子系统将照明源(例如，高压水银灯)的光集合起来以将图像(例如，静止或者移动的)投影到诸如屏幕或墙壁之类的显示面上。一种可包含在这种投影仪的光学子系统中的部件是光隧道，该光隧道可作为光集合器(light integrating device)。光隧道的一个实施例的操作在Potekev等人的美国专利6,419,365中描述，其被出让给本申请的受让人InFocus。美国专利6,419,365的全部内容通过参考援引在此。
有时必须“调整”这种光隧道(或者传递到隧道之外的光路)，从而使隧道(或者隧道的光)与光学子系统的其它部件(例如，光源、透镜)完全地对准。例如，光隧道调整一般是在投影仪制造的过程中完成。除了在制造过程中进行的初始的光隧道调整以外，还可能需要随后的调整，例如如果由于某一机械震动使光隧道没有对准而使投影发生物理摇动。另外，这样的调整可以在维修投影仪的过程中进行，例如在替换光学子系统的一个或多个部件时。
2.目前的调整技术用于调整由光隧道所产生的集合光路的两个常见的方法是光隧道的机械调整以及光学子系统的另一部件(例如镜面装置(mirror device))的机械调整。在采用光隧道机械调整的应用中，调整是通过相对于系统中的其它部件物理移动光隧道而完成的。例如，光隧道的一端可以移动而光隧道的另一端相对于照明源保持在固定位置。这种光隧道调整通常沿着多个直角坐标轴(cartesian axes)正交地完成(例如x轴和y轴，z轴固定)，尽管也可以使用其它机械调整技术。然而目前实现这种调整的方法采用许多部件，并且在机械上有些复杂。比较起来，对于使用投影仪中另一光学部件的机械调整的应用，光隧道安装在固定位置，通过机械调整另一光学部件(例如镜面装置、灯或者任何其它适当的部件)的对准来调整由隧道产生的集合光的光学路径。实现这种调整所使用的技术与机械调整光隧道的技术具有相类似的机械复杂性。
图1和图2中示出了使用光隧道机械调整的现有技术系统的实例。图1示出了分解的光隧道安装和调整组件(以下称为“隧道组件”)100。隧道组件100包括用于集合光源的光从而用于投影图像的光隧道110。隧道安装在两部分蛤壳状(clamshell)的安装管道120内，该安装管道120随后安装在主光学底盘130内。当保持弹簧140安装在安装管道120中(例如在安装管道120的内表面与光隧道110的外表面之间)时，该保持弹簧140位于隧道110侧面的周围。各弹簧140均在光隧道110的侧面上施加力以将光隧道110固定地保持在安装管道120中的位置。调整螺钉150拧过光学外壳130并且还可以延伸穿过安装管道120的侧面。调整螺钉150用于调整隧道组件100中的光隧道110的对准。为了实现这样的调整，螺钉在光隧道120上施加力(直接地或者间接地)，从而沿着相应的直角坐标轴(例如x轴或者y轴)移动该光隧道120。弹簧140的适应性(compliance)使得光隧道110可以进行这样的移动。图2示出了调整螺钉150在光学外壳130中的位置。一旦在隧道组件100中进行光隧道110的对准的调整，由弹簧140和调整螺钉150施加在光隧道100上的力将光隧道110固定地保持在新的对准位置。隧道组件100还包括护罩(shield)160。护罩160保护光隧道不受由其中使用隧道组件的投影仪的光源所产生的过量的光、热和/或辐射的影响。否则这种过量的光、热和/或辐射将会导致光隧道110中所包含的粘合剂和光学涂层的热损伤。
图3和图4示出了替换的、现有技术的光隧道组件300，其采用了机械隧道调整技术。在图3和图4中，将使用300系列的附图标记来表示与图1和2图中的元件相似的元件。图3以与图1相似的方式示出了分解的隧道组件300。隧道组件300包括光隧道310和蛤壳状的安装管道320。然而，与隧道组件100的分立的护罩160不同，光隧道310包括护罩360以保护光隧道310不受过量的光、热和辐射的影响。图3中的护罩360为附着到光隧道310上的、背面具有粘性的金属箔。
隧道组件300还包括主光学底盘330，该主光学底盘330中安装了组装的光隧道310和安装管道320。保持弹簧340安装在安装管道320的内表面上的柱342上。如同隧道组件100中的弹簧140一样，各弹簧340均在隧道310的相应侧上施加力，以将隧道310固定地保持在安装管道320中的位置上。调整螺钉350插过光学外壳330并且可以延伸穿过柱342。调整螺钉350用于调整隧道组件300中的光隧道310的对准。为了实现这样的调整，螺钉在光隧道320上施加力(直接地或者间接地)，从而沿着相应的轴(例如x轴或者y轴)移动该光隧道320。弹簧340的适应性使得光隧道310可以进行这样的移动。一旦在隧道组件300中进行光隧道310的对准的调整，由弹簧340和调整螺钉350施加在光隧道300上的力就会将光隧道310固定地保持在新的对准位置。
如图1-图4可看到的，隧道组件100、200包括许多部件，并且在结构上有些复杂。这样的组件在制造中需要高等级的精度以确保正确安装隧道组件的所有部件，并确保隧道组件如所预期地进行机械操作(例如，调整)。因此，希望有复杂性更低并且使用更少部件的光隧道组件。
参考图5，其示出了光隧道保持机构500。该保持机构500在使用镜面装置机械对准的光隧道组件中实施。使用保持机构500以将光隧道510保持在光学底盘530中的固定位置。光隧道510通过两个y轴弹簧爪件(springfinger)540和两个x轴弹簧爪件545固定地保持在适当的位置。另外，光隧道510在z轴上通过光学底盘530和保持机构500保持在适当的位置。
如图5可以看到的，保持机构500安装在柱536的上方，所述柱536可以使得保持机构与光学底盘准确地对准，从而将光隧道510保持在固定的位置。对于图5所示的隧道组件，机械调整隧道位置是不可能的。一旦安装了保持机构500，在图5的隧道组件中，光隧道510将会保持在基本固定的位置。
对于图5所示的隧道组件，通过机械调整光学子系统中的另一部件实现光隧道的调整。具体地，机械调整诸如镜面装置(未示出)之类的光学装置从而改变光隧道510的集合光路。因此，虽然图5的投影仪使用了比图1-图4所示的隧道组件更少的部件以保持光隧道510，然而图5的投影仪还需要机械系统以调整镜面装置(或者其它部件)的对准，这与图1-图4所示的光隧道调整系统具有类似的机械复杂性。
在此参考附图描述示例性的实施例，其中图1是示出了已分解的现有技术的光隧道组件的视图；图2是示出了组装时的图1的光隧道组件的视图；图3是示出了已分解的另一个现有技术的光隧道组件的视图；图4是示出了组装时的图3的光隧道的视图；图5是示出了又一个现有技术的光隧道组件的视图，其采用了用于改变光隧道的集合光路的镜面装置；图6是示出了保持和调整弹簧机构的视图；图7是示出了光学底盘的视图，其中光隧道使用图6的保持/调整机构进行安装；图8是示出了光隧道组件的视图，其包括基本上分别与图6和图7所示的保持/调整机构以及光学底盘相同的保持/调整机构以及光学底盘；图9是示出了包括图6的保持/调整机构以及图7的光学底盘的光隧道组件的视图；以及图10是示出了图6的保持/调整机构的保持夹片(clip)与图7的光学底盘之间的接合的视图。
具体实施例方式
虽然本文中通常对显示投影仪讨论光隧道保持和调整组件以及这种组件的部件的实施例，但应当理解本发明并不限于这些方案，本发明的实施例可以实施在其它类型的光学系统中。同样，应当理解附图是为了示出目的，图中所示的元件没有必要按比例。另外在附图中，使用相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，这些元件可以彼此不相同，而仅在所述实施例中起相同的功能。
1.保持和调整弹簧机构参考图6，其示出了应用在光隧道组件中以为投影显示系统(以下称为“投影仪”)中的光隧道(图6中未示出)提供刚性保持和调整的保持和调整弹簧机构(以下称为保持/调整机构)600。作为单个件的保持/调整机构600例如可以由不锈钢(例如，301半硬不锈钢)制成。或者，保持/调整机构600可以由具有与301不锈钢的弹性性能相似的任何材料(例如其它钢种、铜或者耐热塑料)制成，并可以以图6所示的形式形成。
保持/调整机构600包括用于在y轴上保持光隧道的两个y轴弹簧爪件640。应当理解，如本文所述的，所参考的正交直角坐标轴相对于用于投影仪中的光隧道组件所使用的部件。本文中使用的直角坐标轴是为了示出目的并提供参考点。y轴弹簧爪件640还提供了适应性的(compliant)弹性力，从而实现光隧道在y轴上的调整，这一点将在下面进一步详细解释。
保持/调整机构600还包括用于在x轴上保持光隧道的两个x轴弹簧爪件645。x轴弹簧爪件645以与y轴弹簧爪件相似的方式也提供了适应性的弹性力，从而实现光隧道在x轴上的调整，这一点将在下面进一步详细解释。
保持/调整机构600还包括护罩660，该护罩660防止过量的光、热和/或辐射从投影仪中的照明源传递到投影仪的光隧道，从而防止例如光隧道中使用的粘合剂和光学涂层等损坏和/或老化。护罩660还作为z轴弹簧爪件以在z轴上保持光隧道。保持/调整机构600还包括保持夹片670，该保持夹片670通过与光隧道的光学底盘相接合而刚性地保持光隧道。
2.光学底盘参考图7，其示出了可以与图6的保持/调整机构600结合使用从而刚性地保持和调整投影仪中的光隧道的光学底盘630。光学底盘630包括y轴基准肋(datum rib)632、x轴基准肋634以及z轴基准肋635。应当注意，基准肋的方向为垂直于本文中所述的光隧道组件的直角坐标轴。x轴基准肋634和y轴基准肋632的表面为半圆形，以沿x轴和y轴支撑光隧道。当进行调整光隧道的对准时，肋的半圆形结构还会易于光隧道的移动。光学底盘630还包括z轴基准肋635，其沿着z轴支撑光隧道。
光学底盘630还包括安装柱636和安装螺钉孔637。柱636和螺丝孔637用于连接保持/调整机构600与光学底盘630，从而刚性保持光隧道，并且允许在投影仪中调整光隧道。为了在光隧道安装在光学底盘630中时实现对光隧道的调整，可将调整螺钉拧到光学底盘630中的调整螺丝孔655内。由于在图7这个特定的附图中x轴调整螺丝孔被遮蔽，因此在图7中由虚线示出该x轴调整螺丝孔。以下参考图8-图10更详细地描述图6的保持/调整机构600和光学底盘630之间的关系。
3.光隧道组件现在参考图8，其示出了包括光隧道610、保持/调整机构600以及光学底盘630的、组装后的光隧道组件。如图8中可看到的，x轴弹簧爪件645以压缩状态设置在光隧道610的侧面。这样的设置提供了适应性的弹性力，以在x轴上固定地保持光隧道610。另外，x轴弹簧爪件645的适应性和/或弹性力使得可以使用调整螺钉650在x轴上调整光隧道。从图8中还可看到，y轴弹簧爪件640以伸展状态设置在光隧道610的顶部上。这样的设置提供了适应性的弹性力，以在y轴上固定地保持光隧道610。另外，y轴弹簧爪件640的弹性力和/或适应性使得可以使用另一个调整螺钉(未示出)在y轴上调整光隧道。
通过将保持/调整机构600放置在光学底盘630的柱636的上方，将保持/调整机构600安装在隧道组件中。如图6和图8所示，保持/调整机构600包括用于这种放置的相应的孔。然后，可以使用拧在光学底盘630内的安装螺钉孔637(看不到)中的安装螺钉638，将保持/调整机构600与光学底盘630固定地连接。
参考图9，其是示出光隧道组件的视图，该光隧道组件包括光隧道610、图6的保持/调整机构600以及图7的光学底盘630。应当注意，在该视图中，x轴弹簧爪件645和y轴弹簧爪件640没有适当偏斜(deflect)地示出，但是在安装时，它们以与图8所示的相似的方式弯曲。在图9中可以看到用于光隧道组件的调整螺钉650的设置。调整螺钉650用于在x轴上调整光隧道610的对准(使用有角度的调整螺钉650a)以及在y轴上调整光隧道610的对准(使用设置在光隧道610下侧上的调整螺钉650b)。通过进一步拧入调整螺钉650或者将它们从螺丝孔655拧出，来实现x轴弹簧爪件645和y轴弹簧爪件640的适应性和/或弹性力在任一方向上沿着这些轴中的每一个轴进行调整(如图7所示)。
图10是更详细地示出了保持/调整机构600的保持钩670和光学底盘630之间的接合的视图。如图10中可以看到的，保持钩670设置在y轴基准肋634的顶部的上方。这样的构造用于刚性地保持例如图8和图9中示出的隧道组件中的光隧道610(未示出)。特别地，保持钩将在z轴上固定地保持光隧道，并且还防止光隧道组件中的保持/调整机构600转动。
结论在本文中已经描述了根据本发明的各种设置和实施例。然而应当理解，本领域的技术人员将会明白在不脱离由以下权利要求书所限定的本发明的确切范围和构思的情况下，可以对这些设置和实施例进行变化和改型。
权利要求
1.一种用于在光隧道组件中保持和对准光隧道的光隧道保持和调整机构，该光隧道保持和调整机构包括一个或多个第一适应性弹簧爪件，所述第一适应性弹簧爪件沿着第一表面与该光隧道接合，从而提供用于在第一轴上调整该光隧道的对准、并且在该第一轴上将该光隧道固定地保持在适当位置上的适应性弹性力；以及一个或多个第二适应性弹簧爪件，所述第二适应性弹簧爪件沿着第二表面与该光隧道接合，从而提供用于在第二轴上调整该光隧道的对准、并且在该第二轴上将该光隧道固定地保持在适当位置上的适应性弹性力。
2.如权利要求1所述的光隧道保持和调整机构，其中，该光隧道保持和调整机构形成为单个件。
3.如权利要求2所述的光隧道保持和调整机构，其中，该单个件由不锈钢制成。
4.如权利要求3所述的光隧道保持和调整机构，其中，该不锈钢为301半硬不锈钢。
5.如权利要求2所述的光隧道保持和调整机构，其中，该单个件是由与301半硬不锈钢具有近似相同的弹性性能的材料制成。
6.如权利要求1所述的光隧道保持和调整机构，其中，该光隧道保持和调整机构还包括护罩，其限制大量的从照明源传递到该光隧道的光、热和辐射中的至少一种。
7.如权利要求6所述的光隧道保持和调整机构，其中，该护罩包括保持钩，该护罩和该保持钩在第三轴上将该光隧道保持在近似固定的位置。
8.如权利要求1所述的光隧道保持和调整机构，其中，该光隧道保持和调整机构还包括护罩，其限制大量的从照明源传递到该光隧道的光、热和辐射中的至少一种，并在第三轴上将该光隧道保持在近似固定的位置。
9.如权利要求1所述的光隧道保持和调整机构，其中，该光隧道保持和调整机构还包括多个对准孔，所述对准孔在该光隧道组件中使该光隧道保持和调整机构与该光学底盘定向；以及多个安装螺钉孔，所述安装螺钉孔容置多个安装螺钉，从而将该光隧道保持和调整机构与该光学底盘固定地连接。
10.如权利要求6所述的光隧道保持和调整机构，其中，该光隧道保持和调整机构还包括保持钩，该保持钩在第三轴上将光隧道固定地保持在近似固定的位置并且防止该光隧道转动。
11.一种光隧道组件，包括光隧道；单个件的保持和调整机构，其包括多个第一适应性弹簧爪件，所述第一适应性弹簧爪件沿着第一表面与该光隧道接合，从而提供用于在第一轴上调整该光隧道的对准、并且在该第一轴上将该光隧道固定地保持在适当位置上的适应性弹性力；多个第二适应性弹簧爪件，所述第二适应性弹簧爪件沿着第二表面与该光隧道接合，从而提供用于在第二轴上调整该光隧道的对准、并且在该第二轴上将该光隧道固定地保持在适当位置上的适应性弹性力；以及护罩，其限制大量的从照明源传递到该光隧道的光、热和辐射中的至少一种，并在第三轴上将该光隧道保持在近似固定的位置；光学底盘，其容置该光隧道以及该保持和调整机构，其中一个或多个安装螺钉将该保持和调整机构与该光学底盘固定地连接；以及多个调整螺钉，所述多个调整螺钉插入该光学底盘，并向该光隧道施加相应的力，从而相对于显示装置中的光学组件的其它部件、在该第一轴和该第二轴中的至少一个轴上调整该光隧道的对准。
12.如权利要求11所述的光隧道组件，其中，该光学底盘包括用于在该光隧道组件中使该保持和调整机构定向的多个对准柱。
13.如权利要求11所述的光隧道组件，其中，该光学底盘包括垂直于该第一轴的第一基准肋；垂直于该第二轴的第二基准肋；以及垂直于该第三轴的第三基准肋，其中该第一基准肋、该第二基准肋和该第三基准肋分别沿着该第一轴、该第二轴和该第三轴机械支撑该光隧道。
14.如权利要求13所述的光隧道组件，其中，该第一基准肋和该第二基准肋是半圆形结构。
15.如权利要求13所述的光隧道组件，其中，该第三基准肋是半圆形结构。
16.如权利要求11所述的光隧道组件，其中，所述多个调整螺钉包括第一调整螺钉，其用于在该第一轴上调整该光隧道的对准；以及第二调整螺钉，其用于在该第二轴上调整该光隧道的对准。
17.如权利要求16所述的光隧道组件，其中，该第一调整螺钉相对于该第一轴具有角度，其中由该第一调整螺钉和该第一轴形成的角度大于零度并且小于九十度。
18.如权利要求11所述的光隧道组件，其中，所述多个调整螺钉通过对该光隧道直接地施加力，从而实现对该光隧道的调整。
19.如权利要求11所述的光隧道组件，其中，所述多个调整螺钉通过对该光隧道间接地施加力，从而实现对该光隧道的调整。
20.如权利要求11所述的光隧道组件调整机构，其中，该保持和调整机构由301半硬不锈钢以及与该301半硬不锈钢具有近似相同的弹性性能的材料中的一种制成。
21.如权利要求11所述的光隧道组件调整机构，其中，该保持和调整机构还包括保持钩，该保持钩在第三轴上进一步将该光隧道保持在近似固定的位置。
22.一种用于在光隧道组件中保持和调整光隧道的光隧道保持和调整机构，该光隧道保持和调整机构包括多个第一适应性弹簧爪件，所述第一适应性弹簧爪件沿着第一表面与该光隧道接合，从而提供用于在第一轴上调整该光隧道的对准、并且在该第一轴上将该光隧道固定地保持在适当位置上的适应性弹性力；多个第二适应性弹簧爪件，所述第二适应性弹簧爪件沿着第二表面与该光隧道接合，从而提供用于在第二轴上调整该光隧道的对准、并且在该第二轴上将该光隧道固定地保持在适当位置上的适应性弹性力；包括保持钩的护罩，该护罩限制大量的从照明源传递到该光隧道的光、热和辐射中的至少一种，该护罩和该保持钩在第三轴上将该光隧道保持在近似固定的位置；多个对准孔，所述对准孔在该光隧道保持和调整机构中形成，以在该光隧道组件中使该光隧道保持和调整机构与该光学底盘定向；以及多个安装螺钉孔，所述安装螺钉孔在该光隧道保持和调整机构中形成以容置多个安装螺钉，从而将该光隧道保持和调整机构与该光学底盘固定地连接。
23.如权利要求22所述的光隧道保持和调整机构，其中，该光隧道保持和调整机构形成为单个件。
全文摘要
一种用于在光隧道组件中保持和对准光隧道(610)的光隧道保持和调整机构(600)。该光隧道保持和调整机构(600)包括一个或多个第一适应性弹簧爪件(640)，所述第一适应性弹簧爪件(640)沿着第一表面与该光隧道(610)接合，从而提供用于调整该光隧道(610)在第一轴上的对准、并且将该光隧道(610)固定地保持在第一轴适当位置上的适应性弹性力。该光隧道保持和调整机构(600)还包括一个或多个第二适应性弹簧爪件(645)，所述第二适应性弹簧爪件(645)沿着第二表面与该光隧道(610)接合，从而提供用于调整该光隧道(610)在第二轴上的对准、并且将该光隧道(610)固定地保持在第二轴适当位置上的适应性弹性力。该光隧道保持和调整机构(600)可以形成为单个件。
文档编号F16B9/02GK101044425SQ200580022735
公开日2007年9月26日 申请日期2005年4月27日 优先权日2004年7月7日
发明者北村隆豊, 史蒂夫·多罗, 黄德明 申请人:因佛卡斯公司