(57)【要約】【課題】本発明はプロジェクタ用の光エンジンを提供する。【解決手段】本発明のプロジェクタ用光エンジンは、白色光を受けて青色光、緑色光、赤色光に分光するプリズムと、前記青色光、緑色光、赤色光を受け、調整、反射し、これに応じて前記光をスクリーンに投射して画像生成するイメージングデバイスを有する複数のチャンネルサブアセンブリとを備え、少なくとも前記チャンネルサブアセンブリのうち２つが、収束機構を有し、前記２つのイメージングデバイス各々の方向付けを調整し、前記スクリーンに投射される画像の収束補正をする。【選択図】  図３
2011028271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタ用の光エンジンであって、
白色光を受けて青色光、緑色光、赤色光に分光するプリズムと、
前記青色光、緑色光、赤色光を受け、調整、反射し、これに応じて前記光をスクリーンに投射して画像生成するイメージングデバイスを有する複数のチャンネルサブアセンブリとを備え、
少なくとも前記チャンネルサブアセンブリのうち２つが、収束機構を有し、前記２つのイメージングデバイス各々の方向付けを調整し、前記スクリーンに投射される画像の収束補正をする、光エンジン。
【請求項２】
前記２つのチャンネルサブアセンブリが、第３のチャンネルサブアセンブリのイメージングデバイスと関係付けられた、前記２つのイメージングデバイスの各々の方向付けを調整する作動機構を備えている、請求項１に記載の光エンジン。
【請求項３】
前記２つのチャンネルサブアセンブリが緑色光、青色光のチャンネルサブアセンブリである、請求項２に記載の光エンジン
【請求項４】
前記イメージングデバイスがデジタルマイクロミラーデバイスである、請求項２に記載の光エンジン。
【請求項５】
前記チャンネルサブアセンブリの各々が、複数の固定要素を備え、少なくとも１つの可動要素が前記イメージングデバイスを有しており、複数のモータが前記固定要素上に位置して前記可動要素を駆動することを特徴とする、請求項１に記載の光エンジン。
【請求項６】
前記モータが高精度ステッパーモータである、請求項５に記載の光エンジン。
【請求項７】
前記モータがピエゾアクチュエイタである、請求項５に記載の光エンジン。
【請求項８】
前記少なくとも１つの可動要素がフローティングプレートであって、固定要素が、プリズムに取り付けられて前記モータのそれぞれを支えている取付プレートを備え、前記ソケット装着プレートに取り付けられて前記フローティングプレートを取り巻いている固定ステージフレームとを備える、請求項５に記載の光エンジン。
【請求項９】
前記モータが、前記フローティングプレートの垂直方向の回転を調整する２つの直立調整モータと、水平方向の調整をする水平調整モータを備える、請求項８に記載の光エンジン。
【請求項１０】
前記フローティングプレートが、反発を最小限にするため、前記固定ステージフレームの内表面に接している複数のリーフスプリングを有する、請求項９に記載の光エンジン。
【請求項１１】
前記モータが、ねじ山つき軸を有し、その軸が前記固定ステージフレームを通り前記フローティングプレートのねじ穴に挿通している、請求項１０に記載の光エンジン。
【請求項１２】
前記モータ軸が、２つの差動ねじ山を有し、その一端が前記フローティングプレートに挿通し、他端が前記リーフスプリングに対して前記固定ステージフレームに引き付けているねじ穴補償機に挿通している、請求項１１に記載の光エンジン。
【請求項１３】
前記２つのねじ山が、同タイプであるが、位置が異なり、これにより前記各軸のそれぞれの回転で固定ステージフレームとフローティングプレート間の相対位置の調整できる、請求項１２に記載の光エンジン。
【請求項１４】
前記の２つのチャンネルサブアセンブリが、第３のチャンネルサブアセンブリのイメージングデバイスと関係付けられた、前記２つのイメージングデバイスの各々の方向付けを調整する手動機構により提供される、請求項１に記載の光エンジン。
【請求項１５】
前記チャンネルサブアセンブリの各々が、複数の固定要素を有しており、少なくとも１つの可動要素が前記固定要素上に位置して、複数の手動調整スクリューが前記固定要素に据え付けられ、前記の少なくとも１つの可動要素と、この可動要素の位置を固定する複数のウェッジ固定機構を駆動する、請求項１に記載の光エンジン。
【請求項１６】
前記複数のウェッジ固定機構が、２つのウェッジ駆動ブロックと結合されている固定軸を有し、前記ウェッジ駆動ブロックが、それぞれのウェッジ被駆動ブロックを交互に駆動して、前記の少なくとも１つの可動要素に小さな圧力を加えて調整することができ、複数の固定要素と対応して前記の少なくとも１つの可動要素を固定する、請求項１５に記載の光エンジン。
【請求項１７】
前記固定軸と前記ウェッジ駆動ブロックが、一端のねじ山と、他端のねじ山とで提供され、各被駆動ブロックに対して均等な力を加えるために固定軸が回転するとき、前記駆動ブロックが反対方向に動く、請求項１６に記載の光エンジン。
【請求項１８】
前記の少なくとも１つの可動要素がフローティングプレートであり、前記固定要素が、プリズムに取り付けられて前記モータの各々を支えている取付プレートと、前記ソケット装着プレートに取り付けられて前記フローティングプレートを取り巻く固定ステージフレームとを備える、請求項１５に記載の光エンジン。
【請求項１９】
前記フローティングプレートが、反発を最小限にするために前記固定ステージフレームの内表面に接している複数のリーフスプリングを備える、請求項１８に記載の光エンジン。
【請求項２０】
前記手動調整スクリューが、前記固定ステージフレームを通って前記フローティングプレート中のねじ穴に挿通したねじ山を備える、請求項１９に記載の光エンジン。
【請求項２１】
前記のねじ山つき軸が、２つの差動ねじ山を有し、その一端が前記フローティングプレートに挿通し、他端が前記固定ステージフレームを前記リーフスプリングに引き付けているねじ穴補償機に挿通している、請求項１９に記載の光エンジン。
【請求項２２】
前記２つのねじ山が、同タイプであるが、位置が異なり、これにより前記各軸のそれぞれの回転で固定ステージフレームとフローティングプレート間の相対位置の調整ができる、請求項２１に記載の光エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００９年７月２３日に出願した米国特許出願第１２／５０８，１５４号の一部継続出願に相当するものである。本発明は、カラー分割・収束プリズム（color splitting-converging prisms）を有する光エンジン（ライトエンジン）を組込んだデジタルプロジェクタに関し、とりわけデジタルプロジェクタのＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）サブアセンブリの位置調整を行う可調式収束機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のカラーデジタルプロジェクタは、ランプと、照明システムと、カラー分離−再結合光エンジン（a color splitting-recombing light engine）とで形成される。光エンジンの光学機能は、均一照明光を赤／緑／青（ＲＧＢ）のチャンネル（周波数帯）に分割することであり、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）やＤＭＤ(デジタルマイクロミラーデバイス)等のイメージングデバイスや光学パネル上に３つのチャンネルを結合し、さらに、この３つのチャンネル全てを再結合して、投影レンズを介してスクリーンに投影させる単一照明光ビームに変える。
【０００３】
ＤＭＤは、多数の超小型（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ）ミラーで形成され、各ミラーはａ＋−１２°の角度で独立して反射することで光を調整する。ＤＭＤの設計には、プロジェクタで最大光スループットとしてf/# 2.4-2.5を有するライトコーン（光錐）の創造が必要とされる。プリズム（例えばフィリップスプリズム（登録商標）、プランビコン（ｐｌｕｍｂｉｃｏｎ）など）にこのような３つのDMDを使用すると、f/2.4の白色ライトコーンを赤、緑、青色光に分光することができる。それぞれの色は、DMDで個別に調整され、プリズムで再結合される。
【０００４】
赤、緑、青DMDのポジションは、出力画像の正確な色収束に重要である。理想的な画像をえるためには、赤、緑、青DMD各々からの同一ピクセルは100%オーバーラップしなければならない。通常の使用環境では、収束は環境の変化、振動などにより（マイクロメートルのオーダーで）左右される可能性があり、容認できない分光がなされる可能性がある。しかしながら、従来のプロジェクタで使用される光エンジンは、プロジェクタ内の深い位置にあり、それゆえアクセスするのが困難であり、この分野のサービス人員が収束補正をするのが困難で時間のかかるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５２６４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、光エンジンにアクセスする必要のない調整可能な収束機構を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の構成によれば、調整可能な収束機構は、デジタルプロジェクタにおける光エンジンの少なくとも２つのDMDサブアセンブリのポジションを調整するものとして提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらについては、他の構造とその利点と共に、以下により詳しく説明する。この文書中の一部を構成する添付図面を参照されたい。なお、この文書全体を通じて、同じ数字を付したものは、同じ部品・部位を示している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術にいうデジタルプロジェクタである。
【図２】従来技術にいう、プランビコン（ｐｌｕｍｂｉｃｏｎ）プリズムとＤＭＤを使用した光エンジンを再現概要図である。
【図３】実施例にいう、２つのチャンネル上の作動収束機構と結合させた光エンジンの斜視図である。
【図４】図３に示した光エンジンの１つのチャンネルの分解組立図である。
【図５】図４に示した１つのチャンネルの背面立面図である。
【図６】図６は、その部分拡大図である。
【図７】図７Ａは、従来技術にいう光エンジンの断面図である。図７Ｂは、図３から図６の実施例にいうところの光エンジンの断面図である。
【図８】本発明の実施例にいう、２つのチャンネル上の作動収束機構の斜視図である。
【図９】図９Ａは、図８に示した作動式収束機構の１つのチャンネル上における、ソケット装着プレート（socket mounting plate）と固定式ステージフレーム、フローティングプレートの斜視図である。図９Ｂは、その断面図である。
【図１０】図１０Ａは、図８、図９に示した手動収束機構のねじ穴補償機(thread compensator)およびくさび機構の側面図である。図１０Ｂは、その断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、ＵＶフィルタ（４）を通して照明装置（２）に透射されるライトコーン（３）を生み出すキセノンランプとパラボラ反射機（１）よりなる、代表的なプロジェクタを示したものである。このプロジェクタは、インテグレータロッドとテレセントリック光学系レンズを備えている。光エンジン（５）は、３つのプリズム素子と、それぞれイメージングデバイス（１０）を備える赤色（９）、緑色（８）、青色（７）各チャンネルのサブアセンブリと、カラー集散プリズム（典型的には、プランビコン（ｐｌｕｍｂｉｃｏｎ）プリズム）をもつ。プリズム素子は、白色光を青色光、緑色光、赤色光に分光するためのダイクロイックコーティングがなされている。そして、各色は、それぞれ、ＤＭＤのようなイメージングデバイス（１０）で個別に調整される。実施例では、イメージングデバイス（１０）は、ＤＭＤである。従って、本明細書では、イメージングデバイス（１０）についての記載は、その一例であるＤＭＤ（１０）に代替えて説明する。ＤＭＤ（１０）は、上述の通り、概ね多数の超小型（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ）ミラーにより構成され、ａ＋−１２°の角度でそれぞれのミラーを独立して反射することによって光を調整する、電気機構装置である。それぞれのＤＭＤ（１０）は、プリズムにより再収束された調整光を反射する。調整光は、射光レンズによりスクリーンに投射され画像生成する。
【００１１】
実施例では、収束機構は、ユニットが誤収束した場合に、カラーチャンネルのフィールド拝謁に用いられる。つまり、図３に示すように、光エンジン（５）の３つのチャンネル中、第３のチャンネルに適応可能な２つのチャンネルの位置調整に、２つの作動機構が用いられる。実施例では、赤色チャンネルのサブアセンブリー（９）が固定化されており、緑色チャンネルのサブアセンブリ（８）及び青色チャンネルのサブアセンブリ（７）が作動収束機構（１２）と共に提供される。
【００１２】
図３で示すように、青色（７）及び緑色（８）の各チャンネルのアセンブリは可動要素と固定要素を持ち、可動要素を動かすための固定要素中のモータと、それぞれ結合している。モータは、高精度ステッパーモータやピエゾ作動装置でよいが、これに限られない。センサーを用いてもよい。
【００１３】
固定要素は、ＤＭＤ孔と前面エア冷却チャンネル（ｆｒｏｎｔ  ａｉｒ  ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌ）（１４）と、ＤＭＤ（１０）、ＰＣＢアセンブリ（１５）、ソケット装着プレート（１６）、固定ステージフレーム（１７）により構成される。ソケット装着プレート（１６）はプリズム（図３〜図６で図示せず）上に位置している。２つの直立調整モータ（１３Ｖ）と水平調整モータ（１３Ｈ）が、ソケット装着プレートに載せられており、ＤＭＤ（１０）や構成要素を収容するフローティングプレート（１８）の位置を調整する。
【００１４】
図５、６に示されるように、フローティングプレート（１８）は、リーフスプリング（１９）を有しており、これは、反発を最小限にするために固定ステージフレーム（１７）の内表面に接している。モータ軸（２０）は、固定ステージフレームの穴を通って、フローティングプレート（１８）の孔を挿通している。それぞれの軸（２０）は、異なる位置にあり、一方のねじ穴は（例えば、Ｍ２．５×０．４５）、フローティングプレート（１８）の中を通っている、他方のねじ穴は（例えば、Ｍ３×０．５）、ねじ穴補償機（２１）と結合されており、ねじ穴補償機（２１）は、常時、固定ステージフレーム（１７）をリーフスプリング（１９）に引き付けている。好適には、２つのねじ穴は、同タイプ（右手と左手のごとく）であり、両者は、異なる位置にある。軸（２０）を１回転させることにより、固定ステージフレーム（１７）と可動フローティングプレート（１８）間の相対位置調整ができる。このことは、例えば、１９９７年１月２１日付の米国特許５，５９６，４０４号にあるように、位置の違い（例えば、０．５−０．４５＝０．０５）によりもたらされる。
【００１５】
ＤＭＤ（１０）の方向を調整するため、技術者がユーザインターフェイス（ＵＩ）上で直接ボタンを操作し、または遠隔操作する。これにより、モータ（１３）を制御する入力信号を与える。垂直移動においては、モータ（１３Ｖ）が、フローティングプレート（１８）を上下移動させる。これに対し、水平移動においては、モータ（１３Ｈ）が、フローティングプレート（１８）を左右に移動させる。フローティングプレート（１８）を回転させるためには、モータ（１３Ｖ）は反対方向に稼動する。
【００１６】
図３〜図６に示される構成のさらなる利点は、図７Ｂに示されるように、図７Ａに示される従来技術の構成に比べて、よりスペースが生じることである。このスペースでは、ＤＭＤ（１０）の前面を冷却できる。その結果、ＤＭＤ（１０）とプリズムが、従来技術に比べて温度変化の影響を受けにくい。特に、ソケット装着プレート（１６）がＰＣＢアセンブリ（１５）の反対側面に位置し、図７Ａの従来の光エンジンの構成に比べプリズムからより離れている。それゆえ、ＰＣＢアセンブリ（１５）とプリズム間のスペースがより大きく、エア冷却チャンネル用のスペースができる。
【００１７】
図８の構成に関して、青色（７）及び緑色（８）のチャンネルアセンブリは、図３〜図６で採られる構成中のモータ（１３）に換えて、ねじ穴補償機（２１）を調整する手動調整スクリュー（３０）と、フローティングプレート（１８）とそれに搭載されたＤＭＤアセンブリの位置を調整後に固定するウェッジ固定機構（３２）とにより提供される。図８の手動収束機構の構成は、光エンジンの先端から容易にアクセスできる。
【００１８】
図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、ウェッジ固定機構（３２）は、ウェッジ駆動ブロック（３６）と固定軸（３４）とを組み合わせて提供される。ウェッジ駆動ブロック（３６）は、軸周りのウェッジ被駆動ブロック（３８）に交互に作用し、フローティングプレート（１８）に対して小さな圧力を加えることで調整でき、一度固定されるとしっかりと維持する。ウェッジ駆動ブロック（３６）は、異なる回転方向により提供される（すなわち、一端が時計回りであり、他端が反時計回りである）。駆動ブロック（３６）は、固定軸（３４）が回転するとき反対方向に動き、それぞれの被駆動ブロック（３８）にバランスよく力が加わるようになる。それゆえ、被駆動ブロック（３８）は、フローティングプレート（１８）に均等の力を加えている。
【００１９】
本発明の多くの特徴と利点は、明細書に記載されており、請求項に全てが含まれている。例えば、実施例はＤＭＤの収束機構と関連するが、その原理は、さらに進んでＬＣＤ、ＬＣｏＳや他の類似技術に応用され、多くの改良例や変形例が当業者に容易に理解され、本発明が本明細書の構成に限定されるものではないことが明白である。したがって、全ての適切な変容例及び均等物の構成は、本特許請求の範囲に含まれるものである。
【図１】
2011028271.tif 000003
【図２】
2011028271.tif 000004
【図３】
2011028271.tif 000005
【図４】
2011028271.tif 000006
【図５】
2011028271.tif 000007
【図６】
2011028271.tif 000008
【図７】
2011028271.tif 000009
【図８】
2011028271.tif 000010
【図９】
2011028271.tif 000011
【図１０】
2011028271.tif 000012
【外国語明細書】
AN ADJUSTABLE CONVERGENCE
MECHANISM FOR PROJECTION DISPLAYS
CROSS-REFERENCE
TO RELATED APPLICATION
[0001] This is a
continuation-in-part of United States Patent Application No. 12/508,154, filed
July 23, 2009.
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] The present invention is
directed to digital projectors incorporating light engines with color
splitting-converging prisms, and more particularly to an adjustable convergence
mechanism for adjusting the position of Digital Micromirror Device (DMD) sub-assemblies of a
digital projector.
[0003] A typical color digital
projector consists of a lamp, an illumination system, and a color
splitting-recombining light engine. The optical function of a light engine is
to split uniform illumination light into Red/Green/Blue (RGB) channels, merging the
three channels onto an imaging device or optical panel such as an LCD (Liquid Crystal Display) or DMD (Digital Micromirror
Device), and then
re-combining all three channels into a single illumination light beam that is
projected on a screen via a projection lens.
[0004]  The DMD is an
electromechanical device consisting of millions of microscopic mirrors that
modulates light by independently flipping each mirror through a +- 12 degree
angle. The design of the DMD requires creation of a light cone with an f/#
2.4-2.5 for maximum light throughput in the projector. Using three such DMDs on
a prism (e.g. Phillips(R
) prism, plumbicon, etc.), a white light cone of f/2.4 can be separated into red, green,
and blue. Each color is individually modulated by the DMD and then recombined
by the prism.
[0005]  The positions of red,
green and blue DMDs are critical for correct colour convergence of the output
image. For an optimal image, the same pixels from each of the red, green and
blue DMDs must be 100% overlapped. In normal usage environments, convergence
may drift (in the order
of micrometers) as a result
of environmental changes, vibration, etc., which can create unacceptable color
separation. However, the light engines used in conventional projectors are
located deep inside the projector and therefore hard to access, making
convergence correction a difficult and time-consuming operation for service
personnel in the field.
[0006]  Accordingly, it is an
objective of the present invention to provide a mechanism for convergence
adjustment without requiring access to the light engine.
SUMMARY OF
THE INVENTION
[0007] Therefore, according to
an aspect of the present invention, an adjustable convergence mechanism is
provided for adjusting the position of at least two DMD sub-assemblies of the
light engine in a digital projector
[0008] These together with
other aspects and advantages that will be subsequently apparent reside in the
details of construction and operation as more fully hereinafter described and
claimed, reference being had to the accompanying drawings forming a part
hereof, wherein like numerals refer to like parts throughout.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0009]  FIG. 1 is a digital
projector, according to the prior art.
[0010]  FIG. 2 is a schematic
representation of a light engine with plumbicon prism and DMD, according to the
prior art.
[0011]  FIG. 3 is a perspective
view of a light engine with motorized convergence mechanisms on two channels,
according to an exemplary embodiment.
[0012]  FIG. 4 is an exploded
view of a single channel of the light engine in FIG. 3.
[0013]  FIG. 5 is rear elevation
view of the single channel shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a partial fragmentary
view thereof.
[0014]  FIG. 7A is a
cross-section view of a light engine according to the prior art, and FIG. 7B is
a cross-section view of a light engine according to the exemplary embodiment of
FIGS ３−６．
[0015]  FIG. 8 is a perspective
view of a light engine with manual convergence mechanisms on two channels,
according to a further exemplary embodiment.
[0016]  FIG. 9A is a perspective
view of a socket mounting plate, fixed stage frame and floating plate of a
single channel of the manual convergence mechanism of FIG. 8, and FIG. 9B is a
cross-section view therethough.
[0017]  FIG. 10A is a side view
of a thread compensator and wedge mechanism of the manual convergence mechanism
of FIGS. 8 and 9, and FIG. 10B is a cross-section view therethough.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
[0018]  FIG. 1 shows a typical
projector comprising a Xenon lamp and parabolic reflector (1) for creating a light
cone (3) that passes through a
UV filter (4) into an illumination
system (2), including an
integrator rod and lenses for telecentric illumination. A light engine (5) includes a color
splitting-converging prism (typically a plumbicon prism) with three prism elements and respective
red channel (9), green channel (8) and blue channel
sub-assemblies (7), each of which includes
an imaging device (10). The prism elements contain
dichroic coatings (6) to separate the
incoming white light into blue, green, and red. Each color is then separately
modulated at each imaging device (10), such as a
DMD. According to the exemplary embodiment, the imaging devices (10) are DMDs. Accordingly,
further reference herein to imaging devices (10) is replaced by reference to DMDs, As
discussed above, a DMD (10) is an
electromechanical device that typically consists of millions of microscopic
mirrors for modulating light by independently flipping each mirror through a +-
12 degree angle. Each DMD (10) reflects the
modulated light, which is re-converged (11) by the prism and projected by a
projection lens onto a screen to produce an image.
[0019]  According to the
exemplary embodiments, convergence mechanisms are provided for field alignment
of the colour channels in the event that the unit develops mis-convergence of
color. More particularly, as shown in FIG. 3, a pair of motorized mechanisms is
provided for adjusting the position of two of the three channels of light
engine (5) such that two channels
are adjustable with reference to the third. In the exemplary embodiment, the
red channel subassembly (9) remains
fixed whereas the green channel subassembly (8) and blue channel subassembly (7) are provided with
motorized convergence mechanisms (12).
[0020]  As shown best in FIG. 4,
each of the blue (7) and green (8) channel assemblies
includes movable elements and fixed elements, with motors (13) mounted on the fixed
elements for driving the movable elements. The motors (13) may include, but are not limited to,
high precision stepper motors or piezo-actuators. Sensors can also be used to
provided position feedback.
[0021]  The fixed elements
include a DMD aperture and front air cooling channel (14), DMD and PCB assembly (15), socket mounting plate (16) and fixed stage frame (17). The socket mounting
plate (16) is mounted to the prism
(not shown in
FIGS. 3 &#8211; 6). A pair of
vertical adjustment motors (13V), and a
horizontal adjustment motor (13H) are mounted
to the socket mounting plate (16) for
adjusting the position of a floating plate (18) that houses the DMD (10) and associated
components.
[0022]  As shown in FIGS. 5 and
6, the floating plate (18) includes
leaf springs (19) that contact inner
surfaces of the fixed stage frame (17) for minimizing backlash. Motor shafts (20) are threaded and pass though holes in
the fixed stage frame and thence into threaded holes in the floating plate (18). Each motor shaft (20) includes a pair of
differential threads. A first thread (e.g. M2.5X0.45) is threaded into the floating plate (18) while the other thread (e.g. M3X0.5) is mated with a thread
compensator (21) that constantly pulls
the fixed stage frame (17) against leaf
springs (19). The two threads are
preferably of the same thread type (right hand or left hand) but have different pitches, such that
turning the shaft (20) one revolution results
in adjustment of the relative position between the fixed stage frame (17) and movable floating
plate (18) according to the
difference of pitches (e.g. 0.5-0.45=0.05), as described for example in US Patent 5,596,404, issued Jan 21,
1997.
[0023]  In order to adjust the
orientation of DMD (10), a technician actuates
buttons on a user interface (UI) or remote
device, for providing input signals to control the motors (13). For vertical
translation, motors (13V) are activated to move
the floating plate (18) upwardly or downwardly
whereas for horizontal translation, motor (13H) is activated to move the floating plate (18) left or right. In order
to rotate the floating plate (18), motors (13V) are activated in
opposite directions.
[0024]  An additional advantage
of the configuration depicted in FIGS. 3 &#8211; 6, is that
additional space is provided, as shown in FIG. 7B, for cooling on the front
side of the DMD (10), than prior art
designs, as shown in FIG. 7A. Consequently, the DMD (10) and prism are less sensitive to thermal
changes than prior art designs. In particular, compared to the conventional
light engine design of FIG. 7A, the socket mounting plate (16) is located further from
the prism, on the other side of the PCB assembly (15), such that the space between the PCB
assembly (15) and prism is greater thereby
allowing more space for the air cooling channel.
[0025]  Turning to the
embodiment of FIG. 8, each of the blue (7) and green (8) channel assemblies are provided with
manual adjustment screws (30) in place of
the motors (13) of the configuration
depicted in FIGS. 3 &#8211; 6, for adjusting the thread compensators (21), and wedge locking
mechanisms (32) for locking the
position of the floating plate (18) and DMD
assembly mounted thereon, after adjustment. The manual convergence adjustment
configuration of FIG. 8 can be easily accessed from the top of light engine.
[0026]  As shown in FIGS. 9A,
9B, 10A and 10B, the wedge locking mechanisms (32) include a locking shaft (34) coupled to a wedge
driving block (36) which in turns drives a
wedge driven block (38) around a pivot (40) to contact and provide
a small compression force against the floating plate (18) to effect adjustment and to ensure no
shifting movement once locked. The wedge driving blocks (36) are provided with
different threads (i.e. one end
being a Right Hand Thread, the other end being a Left Hand Thread). The driving blocks (36) move in opposite
directions when the locking shaft (34) is turned in order to counter balance the amount of force exerted
on each driven block (38). Therefore,
the driven blocks (38) exert the same amount
of force on floating plate (18).
[0027]  The many features and
advantages of the invention are apparent from the detailed specification and,
thus, it is intended by the appended claims to cover all such features and
advantages.  For example, although the exemplary embodiment relates to a
convergence mechanism for DMDs, the principles set forth herein apply equally
to LCD and LCoS, and other similar technologies. Further,
since numerous modifications and changes will readily occur to those skilled in
the art, it is not desired to limit the invention to the exact construction and
operation illustrated and described, and accordingly all suitable modifications
and equivalents may be resorted to, falling within the scope of the claims.
CLAIMS
What is claimed is:
1. A light
engine for use in a projector, comprising:
a prism for
receiving and separating white light into blue, green, and red light;
a plurality
of channel subassemblies having imaging devices for receiving, modulating and
reflecting said red, green and blue light back to said prism, which in response
re-converges said light for projection onto a screen to produce an image;
at least two
of said channel subassemblies being provided with convergence mechanisms for
adjusting the orientation of respective ones of said imaging devices for
convergence correction of the image projected on said screen.
2. The light
engine of claim 1, wherein two of said channel subassemblies are provided with
motorized mechanisms for adjusting the orientation of a respective two of said
imaging devices relative to a third imaging device of a third one of said
channel subassemblies.
3. The light
engine of claim 2, wherein said modulating said two channel subassemblies are
green and blue channel subassemblies.
4. The light
engine of claim 1, wherein said imaging devices are digital micromirror
devices.
5. The light
engine of claim 1, wherein each of said channel subassemblies includes a
plurality of fixed elements, at least one movable element housing a respective
one of said imaging devices, and a plurality of motors mounted to said fixed
elements for driving said at least one movable element.
6. The light
engine of claim 5, wherein said motors are high precision stepper motors.
7. The light
engine of claim 5, wherein said motors are piezo-actuators
8. The light
engine of claim 5, wherein said at least one movable element is a floating
plate and said fixed elements include a mounting plate mounted to the prism and
supporting each respective one of said motors and a fixed stage frame mounted
to said socket mounting plate and circumscribing said floating plate.
9. The light
engine of claim 8, wherein said motors include a pair of vertical adjustment
motors for vertical and rotational adjustment of said floating plate, and a
horizontal adjustment motor for horizontal adjustment of said floating plate.
10. The light
engine of claim 9, wherein said floating plate includes a plurality of leaf
springs that contact inner surfaces of said fixed stage frame for minimizing
backlash.
11. The light
engine of claim 10, wherein said motors include threaded motor shafts extending
through said fixed stage frame and into threaded holes in said floating plate.
12.  The
light engine of claim 11, wherein said motor shafts include a pair of
differential threads, a first one of said threads being threaded into said
floating plate and the other one of said threads being mated with a thread
compensator that pulls said fixed stage frame against said leaf springs.
13. The light
engine of claim 12, wherein said first and said other one of said threads are
of the same thread type but have different pitches, such that each rotation of
each of said shafts results in adjustment of the relative position between the
fixed stage frame and floating plate according to the difference of said
pitches.
14. The light
engine of claim 1, wherein two of said channel subassemblies are provided with
manual mechanisms for adjusting the orientation of a respective two of said
imaging devices relative to a third imaging device of a third one of said
channel subassemblies.
15. The light
engine of claim 1, wherein each of said channel subassemblies includes a
plurality of fixed elements, at least one movable element housing a respective
one of said imaging devices, and a plurality of manual adjustment screws
mounted to said fixed elements for driving said at least one movable element
and a plurality of wedge locking mechanisms for locking the position of said at
least one movable element.
16. The light
engine of claim 15, wherein each of said plurality of wedge locking mechanisms
comprises a locking shaft coupled to a pair of wedge driving blocks which in
turn drive respective wedge driven blocks to contact and provide a compression
force against said at least one movable element to effect adjustment and
locking of said at least one movable element relative to said plurality of
fixed elements.
17. The light
engine of claim 16, wherein said locking shaft and said wedge driving block are
provided with threads of one hand at first ends thereof and threads of an
opposite hand at opposite ends thereof such that said driving blocks move in
opposite directions when the locking shaft is turned in order to counter
balance force exerted on each driven block.
18. The light
engine of claim 15, wherein said at least one movable element is a floating
plate and said fixed elements include a mounting plate mounted to the prism and
supporting each respective one of said motors and a fixed stage frame mounted
to said socket mounting plate and circumscribing said floating plate.
19. The light
engine of claim 18, wherein said floating plate includes a plurality of leaf
springs that contact inner surfaces of said fixed stage frame for minimizing
backlash.
20. The light
engine of claim 19, wherein said manual adjustment screws include threaded
shafts extending through said fixed stage frame and into threaded holes in said
floating plate.
21.  The
light engine of claim 20, wherein said threaded shafts include a pair of
differential threads, a first one of said threads being threaded into said
floating plate and the other one of said threads being mated with a thread
compensator that pulls said fixed stage frame against said leaf springs.
22. The light
engine of claim 21, wherein said first and said other one of said threads are
of the same thread type but have different pitches, such that each rotation of
each of said shafts results in adjustment of the relative position between the
fixed stage frame and floating plate according to the difference of said
pitches.
ABSTRACT OF DISCLOSURE
A light
engine for use in a projector, comprising an adjustable convergence mechanism
for fine adjusting the relative positions of red, green and blue channel
sub-assemblies. In one embodiment, motors are mounted on fixed elements of the
sub-assemblies for driving movable elements thereof, including imaging devices
thereof such as digital micromirror devices. In another embodiment, manual
adjustment screws are provided in place of the motors, and wedge locking
mechanisms are provided for driving and locking the position of the movable
elements imaging devices mounted thereon.
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