专利名称：液晶单元和投影透镜结构体及利用它的图像投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶单元和投影透镜结构体及利用它的图像投影装置，更详细地说，涉及容易旋转和向规定方向移动的液晶单元和容易向规定轴方向移动的液晶投影仪的投影透镜结构体及利用它的图像投影装置。
背景技术：
利用液晶的投影装置把从光源出来的光通过分色镜按R、G、B类别分离后，通过对按颜色分离的光选择性切换的液晶提供图像信息。在传统技术中比起液晶主要使用阴极射线管投影装置，但使用阴极射线管的投影装置有体积大的缺点，因此改用液晶投影装置。
利用液晶的投影装置有(1)把光源分离成R、G、B，按颜色产生图像后用合成透镜合成R、G、B，再把合成后的图像向屏幕投影的方式和(2)把光源分离成R、G、B，按颜色产生图像后向屏幕投影，并对好焦距的方式。
本发明在上述方式中适用后一种方式。图1中图示了根据传统技术的后一种方式的代表例。
从至少具有一个光源(1)的照明装置(2)放射的光通过UV遮挡透镜(3)入射到R、G、B分色镜4、5、6系统7。每个分色镜4、5、6只反射对应波长带的光，其余的光则通过。例如，R分色镜4只反射R波长带的光，其余波长带的光则使其透过。由每个分色镜4、5、6反射的光通过场透镜8、9、10入射到每个液晶单元11、12、13。根据液晶单元11、12、13的切换形成R、G、B的每个图像，再把形成的各颜色图像投影到屏幕17上。
如图1所示，从R、G、B每个投影透镜14、15、16到屏幕17中心的距离各不相同，因此如图所示G液晶单元12和投影透镜15分布在同一线上。与此相反分布在两侧的R液晶单元13和R投影透镜16、还有B液晶单元11和B投影透镜14虽然未在图中图示，但分布在与同一线稍微离开的位置上，使其正好向屏幕17中心入射光。而且可以看出从每个投影透镜14、15、16越往屏幕17的两侧边缘走，从R、G、B放射的光到达的距离就越远。因此如图1所示的3-液晶3-投影透镜系统为了正确调整焦距，出现了对容易调整每个投影透镜或液晶单元的液晶及投影透镜结构体的需求。
发明内容
本发明旨在满足上述需要，提供容易调整投影透镜及液晶单元的液晶单元和投影透镜结构体及投影透镜结构体，并提供分别利用它们的图像投影装置。
为了实现上述目的，根据本发明的液晶单元和投影透镜结构体是可以旋转及向规定轴方向移动的液晶单元和投影透镜结构体。它包括具有条形上部框架和下部框架的托架；分布在托架上部框架和下部框架之间的R/G/B液晶单元；每个R、G、B液晶单元均具有并沿着光的入射方向与每个液晶单元背面离开规定距离设置的分析器；每个R、G、B液晶单元均具有并沿着光入射方向在每个分析器背面离开规定距离分布，且与托架上部框架和下部框架中至少一个结合的投影透镜；还有在托架上部框架和下部框架中与投影透镜结合的面上横向形成的轨道部。其特征在于，每个液晶单元包括与托架上部框架和下部框架中某一个上形成的贯通槽结合并栓紧，以压缩每个液晶单元的上面和底面中一面的至少两个栓紧附件；安装在托架上部框架和下部框架中其余一个和每个液晶单元的上面与底面中其余一面之间，支撑每个液晶单元其余一面的至少两个弹性附件。
优先地，各栓紧附件和各弹性附件分布在纵向同一延长线上。而且液晶单元和投影透镜结构体还包括与光的入射方向反向贴附在每个分析器一面的基板。这时基板优先使用天蓝色基板。
而且，为了实现上述另外一个目的，根据本发明的投影透镜结构体对于分离成R、G及B并由液晶单元选择性切换的光入射的R/G/B投影透镜，是可以向规定轴方向移动每个投影透镜的投影透镜结构体。其特征在于，包括两侧具有左右贯通形成的贯通槽的框架；安装在框架上下的一个以上轴；每个R、G及B投影透镜均具有且在上端和下端具有插入轴的左右贯通形成的插入槽的支撑板；沿着光的入射方向安装在每个支撑板背面的R/G/B投影透镜和；插入到轴中并分布在每个支撑板中相邻支撑板的插入槽之间，以支撑每个支撑板的数个弹性附件；还有插入并结合在框架的每个贯通槽中，以压缩支撑板侧面的一个以上微调部。
优先地，每个支撑板还包括数个贯通槽，它使每个支撑板固定到框架的固定附件插入，前后贯通形成。
而且，为了实现上述又一目的，根据本发明的投影透镜结构体的又一实施例，其特征在于，包括条形上部框架和下部框架中至少具有其一的托架和；沿着光的入射方向分布在每个液晶单元的背面，并与托架的框架中至少一个结合的R/G/B投影透镜；还有在托架的框架中与投影透镜结合的面横向形成的轨道部。
而且，为了实现上述另外一个目的，利用本发明的液晶单元和投影透镜结构体的图像投影装置是利用至少一个光源和把从光源放射的光分离成R、G及B的分色镜和选择性切换分色镜输出的光，并可以旋转及向规定轴方向移动的液晶单元和投影透镜结构体的图像投影装置。其特征在于，液晶单元和投影透镜结构体包括具有条形上部框架和下部框架的托架；分布在托架上部框架和下部框架之间的R/G/B液晶单元；每个R、G及B液晶单元均具有并沿着光入射方向在每个液晶单元背面按规定距离离开设置的分析器；每个R、G及B液晶单元均具有并沿着光的入射方向在每个分析器背面离开规定距离分布，且与托架上部框架和下部框架中至少一个结合的投影透镜；还有在托架的上部框架和下部框架中与投影透镜结合的面上横向形成的轨道部。每个液晶单元包括与托架上部框架和下部框架中某一个中形成的贯通槽结合并栓紧，压缩每个液晶单元的上面和底面中一面的至少两个栓紧附件和安装在托架上部框架和下部框架中其余一个和每个液晶单元的上面与底面中其余一面之间，以支撑每个液晶单元其余一面的至少两个弹性附件。
还有，为了实现上述另外一个目的，利用本发明的投影透镜结构体的图像投影装置是利用至少一个以上光源和把从光源放射的光分成R、G及B的分色镜和选择性切换从分色镜输出的光的液晶单元和，可以向规定轴方向移动投影透镜的投影透镜结构体的图像投影装置。其特征在于，投影透镜结构体包括两侧具有左右贯通形成的贯通槽的框架和；安装在框架上下的一个以上轴；每个R、G及B投影透镜均具有且可以在上端和下端插入轴的左右贯通形成的插入槽的支撑板和；沿着光的入射方向安装在每个支撑板背面的R/G/B投影透镜和；插入到轴上，分布在每个支撑板中相邻支撑板的插入槽之间，以支撑每个支撑板的数个弹性附件；还有插入结合在框架的每个贯通槽上，以压缩支撑板侧面的一个以上微调部。
而且，为了实现上述又一目的，根据本发明的利用投影透镜结构体的图像投影装置又一实施例，其特征在于，包括条形上部框架和下部框架中至少具有其一的托架和；沿着光的入射方向分布在每个液晶单元的背面，并与托架的框架中至少一个结合的R/G/B投影透镜；还有在托架的框架中与投影透镜结合的面横向形成的轨道部。
图1是使用传统的3-液晶3-投影透镜的图像投影装置结构图。
图2是根据本发明的液晶单元和投影透镜结构体截面图。
图3是根据本发明的液晶单元和投影透镜结构体正面图。
图4是根据本发明的投影透镜结构体透视图。
具体实施例方式
以下参照附图详细说明本发明的优点、特征及优先实施例。
图2是根据本发明的液晶单元和投影透镜结构体的侧向截面图，图3是根据本发明的液晶单元和投影透镜结构体的光前进方向正面图。如图2及3所示，向对应R、G及B的每个液晶单元30a、30b、30c通过分色镜入射按颜色类别分离的光。而且在图3中，每个液晶单元从左到右可以是R、G、B或B、G、R结构。以下为了方便说明以R、G、B结构为准。参照图2及图3说明根据本发明的液晶单元和投影透镜结构体的结构如下。
液晶单元和投影透镜结构体100沿着光入射方向顺次分布液晶单元30a、30b、30c、基板32及投影透镜36，每个都由托架20固定。托架20至少在上部和下部形成具有条形的框架。而且沿着光前进方向在基板32一面贴附分析器34。液晶单元30a、30b、30c和基板32及分析器34和投影透镜36则相互离开分布。即，液晶单元和基板及分析器和投影透镜之间设置空气间隙38a、38b。R、G、B的每个液晶单元30a、30b、30c均具有基板32、分析器34及投影透镜36是理所当然的。对每个组成部分进行详细说明如下。
如图3所示，液晶单元30a、30b、30c被托架20围绕按顺序排列。每个液晶单元的底面通过两个弹簧26a至26c，27a至27c支撑，上面通过两个螺栓24a至24c，25a至25c压缩。因此托架20上部框架中在下部分布液晶单元30a、30b、30c的区域具有贯通形成的贯通槽，使其可以插入螺栓24a至24c，25a至25c。这时螺栓和对应它的弹簧可以有两个以上。
另外，优先地，对应每个螺栓24a至24c，25a至25c的弹簧26a至26c，27a至27c分布在纵向同一延长线上。因此根据左右螺栓的栓紧程度容易进行每个液晶单元的上下(Y轴方向)移动和沿着Z旋转。详细地说，比如R液晶单元30a当减少左右螺栓24a、25a的栓紧程度，根据弹簧26a、27a的弹性R液晶单元30a向上行。相反当加强栓紧程度R液晶单元则向下行，所以很容易调整R液晶单元的Y轴方向位置。而且左右每个螺栓24a、25a的栓紧程度相互不同时，液晶单元30a倾向栓得更紧的螺栓一侧，所以很容易调整沿Z旋转。
另外理所当然地，与图2及图3不同，也可以采用弹簧26a至26c，27a至27c支撑每个液晶单元30a、30b、30c上面，螺栓24a至24c，25a至25c压缩每个液晶单元底面的结构。
每个基板32使用玻璃或天蓝色基板。如图2所示，基板32面对液晶单元30a、30b、30c安装在托架20上，这时基板的周边区域与托架的一部分接触。
而且如上所述，每个基板32的一面即沿着光前进方向，分析器34贴附在基板的正面或背面。
每个投影透镜36底面结合在托架20上，在投影透镜底面接触的托架面形成轨道22。每个投影透镜36可以沿着轨道22滑动，因此很容易调整X轴方向的位置。调整好每个投影透镜36X轴方向的位置后用粘合剂、螺栓或其他结合方式固定。而且理所当然地可以旋转每个投影透镜36来调整投影透镜放大率。
另外，与图2不同，托架20也可以与每个投影透镜36上面结合，在与每个投影透镜上面接触的托架接触面上形成轨道22。托架同时与每个投影透镜上面和底面结合也是完全可能的。
如图1所示，使用对应R、G、B三种颜色的三个液晶单元和对应每个液晶单元的三个投影透镜的系统(3-液晶3-投影透镜系统，图像投影装置)合成每个R、G、B图像，以产生全体彩色图像。这时，为了在屏幕上对每个投影透镜投影的R、G、B图像对好焦距，应调整液晶单元和投影透镜结构体100的每个液晶单元和每个投影透镜的X轴位置、Y轴位置及Z旋转。具体地说，应调整好每个液晶单元30a、30b、30c的Y轴位置和Z旋转，还应调整好每个投影透镜36的X轴位置。
首先，每个液晶单元30a、30b、30c的Y位置和Z旋转由螺栓的栓紧程度调整。例如R液晶单元30a，加强或减少左右螺栓24a、25a的栓紧程度，再根据弹簧26a、27a弹性调整R液晶单元30a的Y轴位置。而且当左右螺栓24a、25a栓紧程度相互不同时，R液晶单元30a倾向螺栓栓得更紧的一侧，由此可以调整Z旋转。G液晶单元30b及B液晶单元30c也与R液晶单元30a相同，所以在此省略详细说明。
接着，投影透镜36的X轴位置沿着托架20的轨道22向X轴方向滑动来进行调整。调整好投影透镜36的X轴位置后用粘合剂、螺栓钉或其它结合方式进行固定。
这时，调整X轴和Y位置根据需要的设计距离而定。变更设计距离时需要调整X轴位置，与此相反Y轴上的移动和Z旋转根据情况决定是否需要调整。
如上所述，在液晶单元和投影透镜结构体中每个投影透镜和液晶单元为了对规定设计距离的R、G、B合成而调整，对屏幕移动液晶单元和投影透镜结构体100，以调整设计距离。
图4是根据本发明的投影透镜结构体的透视图，其中图4a是投影透镜结构体的分解透视图，图4b是投影透镜结构体的结合透视图。在图4a及图4b图示的投影透镜结构体在图2中沿光的前进方向对应安装投影透镜36的托架20后端部的组成部分，它是为了更精确调整每个投影透镜36a、36b、36c的X轴位置。图4a及图4b的每个投影透镜从右到左设置为R、G、B或B、G、R顺序。以下为了与图2说明一致，以投影透镜从右到左R、G、B顺序为准进行说明。
投影透镜的结构体在框架40的前方上下安装轴44a、44b，在上下轴上结合每个投影透镜36a、36b、36c的支撑板42a、42b、42c。在每个支撑板42a、42b、42c的上端和下端形成左右贯通的插入槽，使其能插入到轴44a、44b中。在每个支撑板前方(放射光的前进方向)各自安装投影透镜外径37a、37b、37c。在每个投影透镜外径上安装R、G、B投影透镜36a、36b、36c。
另外，在上下轴44a、44b上夹入两个弹簧46a、46b。具体设置在每个支撑板42a、42b、42c插入槽之间。而且框架40的两个侧面上安装了细微调整每个支撑板中两侧支撑板42a、42c X轴位置的微调螺栓钉48a、48b，为了它框架两个侧面上设置左右贯通的贯通槽。
利用本发明的透镜结构体说明调整投影透镜36a、36b、36c X轴位置的过程如下。
首先，把每个投影透镜支撑板42a、42b、42c插入到轴44a、44b中，再把中间的G投影透镜支撑板42b固定在框架上。然后当栓紧微调螺栓钉48a、48b，微调螺栓钉分别前压分布在两侧的R投影透镜支撑板42a右侧和B投影透镜支撑板42c左侧，因此两个支撑板42a、42c向靠拢G投影透镜支撑板42b的方向移动。而且，当松开微调螺栓钉48a、48b，R投影透镜支撑板42a和B投影透镜支撑板42c被弹簧46a、46b分别推开，从G投影透镜支撑板42b离开。因此以这种方式利用左右微调螺栓钉48a、48b调整R投影透镜支撑板和B投影透镜支撑板的X轴位置后把它固定在框架40上。
如上所述，每个投影透镜36a、36b、36c的放大率可以通过旋转每个投影透镜进行调整。
在图4a及图4b中图示的投影透镜结构体可以适用在图2及图3所示的可以调整液晶单元Y轴位置和Z旋转的液晶单元和投影透镜结构体100上，同样也可以适用在已固定好液晶单元的液晶单元和投影透镜结构体上。
发明效果如上所述，根据本发明的液晶单元和投影透镜结构体及利用它的图像投影装置在正确调整焦距时具有容易调整液晶单元和投影透镜的显著效果。
并且利用可以微调R、G、B投影透镜X轴位置的投影透镜结构体，不仅可以更精确调整每个投影透镜，而且可以把上述投影透镜结构体适用在固定好液晶单元的结构体或可以调整液晶单元Y轴位置和Z旋转结构体中，因此扩大了其应用范围。
本发明的优先实施例通过特定术语所记述，但其记述只限于方便说明，应理解的是，它覆盖了包括在所附权利要求精神和范围内的各种变形和等同方案。
符号说明20托架 22轨道30a，30b，30c液晶单元32基板34分析器 36a，36b，36c投影透镜100液晶单元和投影透镜结构体
权利要求
1.一种可以旋转及向规定轴方向移动的液晶单元和投影透镜结构体，包括具有条形上部框架和下部框架的托架；分布在上述托架上部框架和下部框架之间的R/G/B液晶单元；上述每个R、G、B液晶单元均具有并沿着光的入射方向与每个液晶单元背面离开规定距离设置的分析器；上述每个R、G、B液晶单元均具有并沿着光的入射方向在每个分析器背面离开规定距离分布且与上述托架上部框架和下部框架中至少一个结合的投影透镜；及还有在上述托架的上部框架和下部框架中与上述投影透镜结合的面上横向形成的轨道部；其特征在于，上述每个液晶单元包括通过上述托架的上部框架和下部框架中某一个中形成的贯通槽结合并栓紧，以压缩上述每个液晶单元的上面和底面中一面的至少两个栓紧附件；及安装在上述托架上部框架和下部框架中其余一个和上述每个液晶单元的上面与底面中其余一面之间，以支撑每个液晶单元其余一面的至少两个弹性附件。
2.根据权利要求1所述的一种液晶单元和投影透镜结构体，其特征在于上述每个栓紧附件和上述每个弹性附件分布在纵向同一延长线上。
3.根据权利要求1所述的一种液晶单元和投影透镜结构体，其特征在于上述液晶单元和投影透镜结构体还包括沿着光的入射方向反向贴附在上述每个分析器一侧的基板。
4.根据权利要求3所述的一种液晶单元和投影透镜结构体，其特征在于上述基板是天蓝色基板。
5.把光分离成R、G及B类别，再由液晶单元选择性切换光的R/G/B投影透镜，可以向规定轴方向移动上述每个投影透镜的一种投影透镜结构体，其特征在于，包括两侧具有左右贯通形成的贯通槽的框架；安装在上述框架上下的一个以上轴；上述每个R、G及B投影透镜均具有并具有上端和下端能插入上述轴、左右贯通形成的插入槽的支撑板；沿着光的入射方向安装在上述每个支撑板背面的R/G/B投影透镜；插入在上述轴中并分布在上述每个支撑板中相邻支撑板的插入槽之间，以支撑上述每个支撑板的数个弹性附件；及还有插入结合在上述框架的每个贯通槽中，压缩上述支撑板侧面的一个以上微调部。
6.根据权利要求5所述的一种投影透镜结构体，其特征在于上述每个支撑板还包括为了插入把上述每个支撑板固定在上述框架上固定附件的前后贯通形成的数个贯通槽。
7.利用至少一个光源和从上述光源放射的光分成R、G及B的分色镜和选择性切换从上述分色镜输出的光，可以旋转及向规定轴方向移动的液晶单元和投影透镜结构体的一种图像投影装置，上述液晶单元和投影透镜结构体包括具有条形上部框架和下部框架的托架；分布在上述托架上部框架和下部框架之间的R/G/B液晶单元；上述每个R、G、B液晶单元均具有并沿着光的入射方向与上述每个液晶单元背面离开规定距离设置的分析器；上述每个R、G、B液晶单元均具有并沿着光的入射方向在上述每个分析器背面离开规定距离分布且与上述托架上部框架和下部框架中至少一个结合的投影透镜；及还有在上述托架的上部框架和下部框架中与投影透镜结合的面上横向形成的轨道部；其特征在于，上述每个液晶单元包括通过上述托架上部框架和下部框架中某一个中形成的贯通槽结合并栓紧，压缩上述每个液晶单元的上面和底面中一面的至少两个栓紧附件；及安装在上述托架上部框架和下部框架中其余一个和上述每个液晶单元的上面与底面中其余一面之间，支撑每个液晶单元其余一面的至少两个弹性附件。
8.利用至少一个光源和从上述光源放射的光分成R、G及B的分色镜和选择性切换从上述分色镜输出的光的液晶单元和，可以向规定轴方向移动投影透镜的投影透镜结构体的一种图像投影装置，其特征在于，上述投影透镜结构体，包括两侧具有左右贯通形成的贯通槽的框架；安装在上述框架上下的一个以上轴；上述每个R、G及B投影透镜均具有并具有上端和下端能插入上述轴、左右贯通形成的插入槽的支撑板；沿着光的入射方向安装在上述每个支撑板背面的R/G/B投影透镜；插入在上述轴中并分布在上述每个支撑板中相邻支撑板的插入槽之间，以支撑上述每个支撑板的数个弹性附件；及插入结合在上述框架的每个贯通槽中，压缩上述支撑板侧面的一个以上微调部。
9.把光分离成R、G及B类别，再由液晶单元选择性切换光的R/G/B投影透镜，可以向规定轴方向移动上述每个投影透镜的一种投影透镜结构体，其特征在于，包括条形上部框架和下部框架中至少具有其一的托架；沿着光的入射方向分布在上述每个液晶单元的背面，并与上述托架框架中至少一个结合的上述R/G/B投影透镜；及在上述托架的框架中与上述投影透镜结合的面横向形成的轨道部。
10.利用至少一个光源和从上述光源放射的光分成R、G及B的分色镜和选择性切换从上述分色镜输出的光的液晶单元和，可以向规定轴方向移动投影透镜的投影透镜结构体的一种图像投影装置；其特征在于，上述投影透镜结构体，包括条形上部框架和下部框架中至少具有其一的托架；沿着光的入射方向分布在每个液晶单元的背面，并与上述托架框架中至少一个结合的上述R/G/B投影透镜；及在上述托架框架中与上述投影透镜结合的面横向形成的轨道部。
全文摘要
本发明涉及容易旋转和向规定轴方向移动的液晶单元和容易向规定轴方向移动的液晶投影仪的投影透镜结构体及利用它的图像投影装置。根据本发明的液晶单元和投影透镜结构体及利用它的图像投影装置在正确调整焦距时具有容易调整液晶单元和投影透镜的显著效果。
文档编号G02F1/1335GK1570710SQ200410006468
公开日2005年1月26日 申请日期2004年3月8日 优先权日2003年3月7日
发明者戴维·L·基思, 克里斯·勃兰特, 金省号, 朴真瑢 申请人:日进金刚石股份有限公司