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Dokumentenidentifikation DE202004004754U1 08.07.2004
Titel Anordnung zur Aufnahme von Funktionsgruppen in Optikmodulen der digitalen Projektion
Anmelder Carl Zeiss Jena GmbH, 07745 Jena, DE
DE-Aktenzeichen 202004004754
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 08.07.2004
Registration date 03.06.2004
Application date from patent application 26.03.2004
IPC-Hauptklasse G02B 7/00
IPC-Nebenklasse H04N 5/74   H04N 9/31   H04N 5/64   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Aufnahme von Funktionsgruppen in Optikmodulen der digitalen Projektion, die zur Bilderzeugung für Daten-, Videoprojektoren, Projektionsmonitore und Projektionsfernseher vorgesehen sind und bei der die einzelnen optischen Funktionsgruppen für die Beleuchtung, Strahlformung, Strahllenkung, Strahlmodulation sowie Abbildung auf einem Chassis angeordnet und befestigt sind.

In der Praxis werden die einzelnen optischen Funktionsgruppen eines Optikmoduls für Beleuchtung, Strahlformung, Strahllenkung und Strahlmodulation sowie Abbildung allgemein auf einem Chassis aus Feinguss mit einer spanenden Nachbearbeitung monolithisch hergestellt und montiert. Vielfach wird aber nur der eigentliche optische Teil eines Optikmoduls, bestehend aus einer Relayoptik und einer Abbildungsoptik auf einem Minichassis mit entsprechenden Schnittstellen zur Beleuchtung, wie Lampe, Farbrad und Bildgeber, Mikrodisplay angeordnet. Aus Gründen der Formstabilität und der Steifigkeit sowie der thermischen und elektrischen Leitfähigkeit sind bisher ausschließlich Metallchassis bekannt, die zur Einsparung von Fertigungskosten über Druckguss-, Feinguss- oder Thixomolding-Technologien urformtechnisch erzeugt werden. Die Genauigkeit des optischen Systems, bezüglich Bildgüte, Bildlage und Lichtausbeute hängt dabei wesentlich von den Toleranzen des Chassis ab. Das bedeutet, dass zur Erzielung einer hohen Lagegenauigkeit für die optischen Funktionsgruppen eine aufwendige Technologie notwendig ist. Da die Lage- und Formgenauigkeiten für das Fassen der optischen Bauelemente und Baugruppen oder das Anordnen anderer mechanischer Bauelemente und Baugruppen nicht ausreichen, müssen die genauigkeitsrelevanten Flächen anschließend kostenaufwendig spanend nachgearbeitet werden. Weiterhin ist es oftmals erforderlich, dass wichtige optische Bauelemente, wie das Objektiv und zum Teil auch die Beleuchtungsoptik, gesondert aufgebaut und später an ein Chassis montiert werden. Dadurch entstehen Toleranzketten, die ebenfalls nur durch aufwendige und damit teure Bearbeitung der beteiligten Mechanikkomponenten beherrscht werden. In einigen Industriezweigen, wie der Autoindustrie, bei elektronischen Geräten für die Herstellung von Chassis von Audio- und Videogeräten und für Komponenten für Kassettenrekorder und bei Trägerkörpern zum kompakten Aufbau von Grundbausteinen in der Elektronik kommt deshalb die Outsert-Technologie zum Einsatz, bei der auf einem Metallblech die unterschiedlichen Elemente zur Aufbau- und Verbindungstechnik mittels Kunststoffspritzguss erzeugt werden und dadurch ein Metall-Kunststoff-Hybrid entsteht, der die positiven Eigenschaften beider Werkstoffgruppen verbindet. Diese Technologie ist jedoch für Minichassis unter Einbeziehung hochgenauer Anforderungen zum Fassen von optischen Funktionsgruppen ungeeignet. Dies betrifft die Genauigkeitsgrenzen durch Schrumpfen und Verziehen bei der Herstellung und das thermische Verhalten unter Einsatzbedingungen und Probleme bei der staubdichten Kapselung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Aufnahme von Funktionsgruppen in Optikmodulen der digitalen Projektion für ein Minichassis zu schaffen, mittels der der Herstellungsaufwand für das Minichassis zur Aufnahme der optischen Funktionsgruppen als auch für die auf dem Minichassis angeordneten Elemente der Aufbau- und Verbindungstechnik für die optischen Funktionsgruppen kostengünstig ist, unter Beachtung von Formgenauigkeit, Lagegenauigkeit und Temperaturstabilität für die einzelnen optischen Funktionsgruppen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass ein Minichassis ein genau ausgebildetes Metallchassis aufweist, an das ein Kunststoffelement stoffschlüssig angeformt ist, wobei das Metallchassis zusätzliche Anlageflächen und Halteelemente für Funktionsgruppen des Optikmoduls oder für den gesamten Optikmodul aufweist, wobei das Kunststoffelement Aufnahmeelemente für weitere, nicht im Metallchassis vorgesehene optische Funktionsgruppen oder Aufnahmeelemente zum Anschluss an ein Hauptchassis enthält und wobei das Metallchassis zusätzliche angeformte Anlageflächen und Halteelemente zur Aufnahme mechanischer Funktionsbaugruppen aufweist.

Eine vorteilhafte Ausbildung wird darin gesehen, dass an und in dem Metallchassis präzise und lagegenau eine Beleuchtungs- und Abbildungsoptik in Abhängigkeit von einem Bildgeber vorgesehen ist und dass das Metallchassis an einer äußeren Längsseite einander gegenüberliegend Anlagepunkte für ein Mikrodisplay und eine Anlage für eine Feldlinse aufweist.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Metallchassis einen seitlichen Anlagestutzen zur Aufnahme einer Relayoptik und eines Lichtintegrators aufweist und an der dem Anlagestutzen gegenüberliegenden Seite eine Anlage für einen Einkoppelspiegel oder ein Einkoppelprisma vorgesehen ist.

Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass das Metallchassis an einer inneren Seite eine Anlage für ein Objektiv oder eine Hinterfassung eines Objektivs bei Systemen mit festen Brennweiten aufweist. Bevorzugt ist ebenso vorgesehen, dass bei Aufnahme der Hinterfassung eines Objektivs an der inneren Seite des Metallchassis auch eine weitere Anlage zur Aufnahme einer Vorderfassung vorgesehen ist, und wobei die Verbindung zum Zwecke der Bildfokussierung beweglich, beispielsweise über ein Gewinde, ausgeführt ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform bei geringeren Genauigkeitsanforderungen besteht darin, dass das Kunststoffelement Halteelemente zur Aufnahme der Relayoptik und des Lichtintegrators aufweist.

Eine weitere ebenso vorteilhafte Ausführungsform wird darin gesehen, dass das Kunststoffelement Befestigungspunkte für die Befestigung an einem Hauptchassis, insbesondere an einem Projektionschassis und Anlagen für einen Farbradhalter mit einem Farbrad aufweist.

Eine fertigungstechnisch günstige Ausführung wird darin gesehen, dass das Minichassis zusätzliche Anlageflächen und Halteelemente für mechanische Funktionsbaugruppen, für Abdeckungsbauelemente und für Elemente zum Fixieren von elektrischen Leitungen aufweist und dass das Metallchassis insbesondere aus einer Aluminiumlegierung vorgesehen ist, so dass einerseits hohe Form- und Lagegenauigkeiten, Steifigkeit und Temperaturstabilität durch das Metallchassis in den Bereichen der optischen Funktionsgruppen gesichert ist, in denen sie funktionell erforderlich sind, und anderseits weniger kritische Teile kostengünstig in Kunststoff ergänzt werden können.

Wesentlich an der neuen Anordnung zur Aufnahme von Funktionsgruppen in Optikmodulen der digitalen Projektion ist, dass durch einen derartigen Aufbau eines Minichassis in Metall-Kunststoff-Technik sowohl der Herstellungsaufwand für das Minichassis zur Aufnahme der optischen Funktionsgruppen als auch für die darauf angeordneten Elemente der Aufbau- und Verbindungstechnik für die einzelnen optischen Funktionsgruppen kostengünstig ist, da die einzelnen Bereiche wie das Metallchassis und das Kunststoffelement unterschiedlich in Abhängigkeit von den zu integrierenden Komponenten ausgeführt und jederzeit kostengünstig ergänzt werden können, abhängig davon, welche Elemente entsprechend den Genauigkeitsanforderungen und der Zugänglichkeit für die Montage der optischen Funktionsgruppen in Metall oder Kunststoff ausgeführt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines schematisch in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt:

1 ein Schema eines Minichassis in Draufsicht.

1 zeigt ein Minichassis zur Aufnahme von Funktionsgruppen eines Optikmoduls, dass für die digitale Projektion, zur Bilderzeugung für Daten/Videoprojektoren, Projektionsmonitore und Projektionsfernseher vorgesehen ist. Das Minichassis gemäß 1 ist als Metall-Kunststoff-Hybrid-Bauelement ausgebildet und wird im Spritzgussverfahren hergestellt, in dem zunächst die Lagegenauigkeit der Strahlengänge einer Beleuchtungs- und Abbildungsoptik in Verbindung zu einem Bildgeber präzise und lagegenau an und in einem Metallchassis 1 ausgeführt wird und dann das Metallchassis 1 mit Kunststoff umspritzt wird, um ein zusätzliches Kunststoffelement 7 anzuformen, auf dem weitere einzelne optische Funktionsgruppen angeordnet werden. In Abhängigkeit von den Genauigkeiten und den Kosten können weitere zusätzliche mechanische Funktionsbaugruppen, wie Abdeckungen als Staubschutz, Abdeckungen und Blenden als Lichtschutz, Elemente zum Fixieren von elektrischen Leitungen oder mechanische Aufnahmen für eine Lampe oder einen Lichtfilter als Bestandteile des Kunststoffelements 7 des Minichassis angespritzt werden.

Das Metallchassis 1 enthält insbesondere an einer äußeren Längsseite einander gegenüberliegende Anlagepunkte 2a,2b,2c für ein Mikrodisplay und eine innen nahezu parallel zum Mikrodisplay liegende Anlage 3 für eine Feldlinse. weiterhin weist das Metallchassis 1 einen seitlichen Anlagestutzen 4 zur Aufnahme einer Relayoptik und eines Lichtintegrators auf, die dazu dienen, das Licht auf ein auf den im Metallchassis 1 in den Anlagepunkten 2a,2b,2c vorgesehenes Mikrodisplay abzubilden. An einer dem Anlagestutzen 4 gegenüberliegenden Seite des Metallchassis 1 ist eine Anlage 6 für einen Einkoppelspiegel oder ein Einkoppelprisma vorgesehen. Das Metallchassis 1 enthält weiterhin an einer inneren Seite eine Anlage 5 für ein Objektiv oder eine Hinterfassung eines Objektivs für Systeme mit einer festen Brennweite, oder wenn das Metallchassis 1 an der inneren Seite die Hinterfassung des Objektivs aufnimmt auch eine weitere Anlage für die Aufnahme einer Vorderfassung. Die Verbindung wird dabei zur Bildfokussierung beweglich, beispielsweise über ein Gewinde ausgeführt. Das Metallchassis 1 ist insbesondere aus einer Aluminiumlegierung vorgesehen. Das an das Metallchassis 1 angeformte Kunststoffelement 7, das durch Umspritzen des Metallchassis 1 mit einem Kunststoff entstanden ist, enthält an einer äußeren Längsseite insbesondere einander gegenüberliegende Befestigungspunkte 8a,8b,8c für ein Hauptchassis, insbesondere ein Projektorchassis, und an einer gegenüberliegenden äußeren Längsseite Anlagen 9a,9b für einen Farbradhalter und ein Farbrad. Außerdem weist das Kunststoffelement 7 noch zusätzliche Aufnahmeelemente und Halterungselemente zum Anschluss von Abdeckungen sowie für Elemente zum Fixieren von elektrischen Leitungen und für mechanische Aufnahmen auf.

1 Metallchassis 2a Anlagepunkt für Mikrodisplay 2b Anlagepunkt für Mikrodisplay 2c Anlagepunkt für Mikrodisplay 3 Anlage für Feldlinse 4 Anlagestutzen für Relayoptik und Lichtintegrator 5 Anlage für Objektiv (Hinterfassung) 6 Anlage für Einkoppelspiegel 7 Kunststoffelement 8a Befestigungspunkt für Hauptchassis 8b Befestigungspunkt für Hauptchassis 8c Befestigungspunkt für Hauptchassis 9a Anlage für Farbradhalter und Farbrad 9b Anlage für Farbradhalter und Farbrad

Anspruch[de]
  1. Anordnung zur Aufnahme von Funktionsgruppen in Optikmodulen der digitalen Projektion, die zur Bilderzeugung für Daten-, Videoprojektoren, Projektionsmonitore und Projektionsfernseher vorgesehen sind und bei der die einzelnen optischen Funktionsgruppen für die Beleuchtung, Strahlformung, Strahllenkung, Strahlmodulation sowie Abbildung auf einem Minichassis angeordnet und befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minichassis ein genau ausgebildetes Metallchassis (1) aufweist, an das ein Kunststoffelement (7) stoffschlüssig angeformt ist, wobei das Metallchassis (1) zusätzliche Anlageflächen und Halteelemente für optische Funktionsgruppen oder für einen gesamten Optikmodul aufweist, wobei das Kunststoffelement (7) Aufnahmeelemente für weitere, nicht im Metallchassis (1) vorgesehene optische Funktionsgruppen oder Aufnahmeelemente zum Anschluss an ein Hauptchassis enthält und wobei das Metallchassis (1) zusätzliche angeformte Anlageflächen und Halteelemente zur Aufnahme mechanischer Funktionsbaugruppen aufweist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an und in dem Metallchassis (1) präzise und lagegenau eine Beleuchtungs- und Abbildungsoptik in Verbindung mit einem Bildgeber vorgesehen ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallchassis (1) an einer äußeren Längsseite einander gegenüberliegend Anlagepunkte (2a,2b,2c) für ein Mikrodisplay und eine Anlage (3) für eine Feldlinse aufweist.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallchassis (1) einen seitlichen Anlagestutzen (4) zur Aufnahme einer Relayoptik und eines Lichtintegrators aufweist.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Anlagestutzen (4) gegenüberliegenden Seite eine Anlagefläche (6) für einen Einkoppelspiegel oder ein Einkoppelprisma vorgesehen ist.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Metallchassis (1) an einer inneren Seite eine Anlage (5) für ein Objektiv oder eine Hinterfassung eines Objektivs für Systeme mit einer festen Brennweite vorgesehen ist.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallchassis (1) an der inneren Seite eine weitere Anlage für die Aufnahme einer Vorderfassung aufweist, wobei die Verbindung zur Bildfokussierung beweglich, insbesondere über ein Gewinde ausgeführt ist.
  8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffelement (7) für geringe Genauigkeitsanforderungen Elemente zur Aufnahme der Relayoptik und des Lichtintegrators aufweist.
  9. Anordnung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffelement (7) Befestigungspunkte (8a,8b,8c) für die Befestigung an einem Hauptchassis, insbesondere einem Projektorchassis aufweist.
  10. Anordnung nach Anspruch 1,8 und 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffelement (7) Anlagen (9a,9b) für einen Farbradhalter mit einem Farbrad aufweist.
  11. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Minichassis zusätzliche Anlageflächen und Halteelemente für mechanische Funktionsbaugruppen, für Abdeckungsbauelemente und für Elemente zum Fixieren von elektrischen Leitungen aufweist.
  12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallchassis (1) insbesondere aus einer Aluminiumlegierung vorgesehen ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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