CN110119014B - 透镜组移动机构以及光学设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透镜组移动机构以及光学设备，部件数量少，能够抑制光学设备在透镜组的径向上的大型化。使第3透镜组进行聚焦移动的透镜组移动机构具有固定筒、移动框、移动镜框、施力构件、中间构件。移动镜框保持第3透镜组，固定筒将移动镜框保持为能够沿光轴方向移动。移动框能够沿光轴方向移动以使相对固定筒的相对位置变化，利用通过凸轮从动件针对直进槽和凸轮槽的卡合而构成的凸轮机构，使移动框沿光轴方向移动。施力构件向中间构件的方向对移动镜框施力，中间构件在与移动框及移动镜框接触的状态下将移动框的移动传递给移动镜框。

Description

透镜组移动机构以及光学设备
技术领域
本发明涉及一种透镜组移动机构以及光学设备，例如涉及一种用于使聚焦用的透镜组移动的透镜组移动机构以及具备该透镜组移动机构的光学设备。
背景技术
在光学设备(投影仪、数码相机等)中搭载用于使透镜组移动以进行光学系统的调焦(focusing)、变焦(zooming)的机构，但是在功能上有时需要将驱动部与透镜组分离地配置。例如，在专利文献1记载的透镜组移动机构中，通过采用在光轴方向上与透镜组分离地配置驱动马达而将驱动马达的旋转力传递到杆并随着杆的旋转而使透镜组沿光轴方向移动的结构，防止振动的影响、重量平衡的不均衡。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平8-5891号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
然而，在专利文献1记载的透镜组移动机构中，需要在要移动的透镜组的外侧设置齿轮、螺旋体机构，因此导致光学设备在透镜组的径向上大型化。另外，由于部件数量变多，因此也有可能招致组装性变差、成本增大。
本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于提供一种部件数量少且能够抑制光学设备在透镜组的径向上的大型化的透镜组移动机构和具备该透镜组移动机构的光学设备。
[用于解决问题的手段]
为了达到上述目的，第1发明的透镜组移动机构是用于在由多片透镜构成的光学系统中使由其中的至少一片透镜构成的透镜组移动的透镜组移动机构，其特征在于，具有：
移动镜框，保持所述透镜组；
固定筒，将所述移动镜框以能够沿光轴方向移动的方式保持；
移动框，能够沿光轴方向移动以使相对所述固定筒的相对位置变化；
移动构造，以使所述移动框沿光轴方向移动的方式发挥作用；
中间构件，在与所述移动框及所述移动镜框接触的状态下将所述移动框的移动传递给所述移动镜框；以及
施力构件，向所述中间构件的方向对所述移动镜框施力。
第2发明的透镜组移动机构的特征在于，在上述第1发明中，
在所述固定筒中设置有直进槽，
所述透镜组移动机构还具有：
凸轮筒，相对于所述固定筒能够旋转，所述凸轮筒设置有凸轮槽；以及
凸轮从动件，以与所述直进槽及所述凸轮槽卡合的状态被安装于所述移动框，
所述移动构造是通过所述凸轮从动件针对所述直进槽及所述凸轮槽的卡合而构成的。
第3发明的透镜组移动机构的特征在于，在上述第1发明中，所述移动构造由设置于所述固定筒和所述移动框的螺旋体构成。
第4发明的透镜组移动机构的特征在于，在上述第1～第3发明的任一个发明中，位于所述移动框与所述移动镜框之间的结构件具有沿光轴方向贯通的孔，所述中间构件贯通所述孔。
第5发明的透镜组移动机构的特征在于，在上述第1～第4发明的任一个发明中，所述移动镜框通过与所述固定筒或联接于所述固定筒的部件嵌合而被保持。
第6发明的透镜组移动机构的特征在于，在上述第1～第5发明的任一个发明中，所述移动镜框所保持的透镜组是焦点校正透镜，通过所述移动镜框的移动能够进行所述光学系统的调焦。
第7发明的透镜组移动机构的特征在于，在上述第1～第6发明的任一个发明中，所述透镜组移动机构还具有针对所述移动构造的驱动力的输入部，在光轴方向上在所述输入部与所述移动镜框之间设置有用于安装所述光学系统的光学系统安装部。
第8发明的透镜组移动机构的特征在于，在上述第1～第7发明的任一个发明中，所述中间构件是与所述移动框或所述移动镜框一体化的同一部件。
第9发明的光学设备的特征在于，具备：上述第1～第8发明的任一个发明所涉及的透镜组移动机构；以及所述光学系统。
[发明的效果]
根据本发明，形成为将移动框的移动利用中间构件传递给移动镜框而使透镜组移动的结构，因此部件数量少，能够抑制光学设备在透镜组的径向上的大型化。例如，即使在透镜组位于与移动构造分离的位置的情况下，也不需要在透镜组、移动镜框的外侧设置齿轮、螺旋体机构，因此能够防止光学设备在透镜组的径向上的大型化，即使是配置于如光学设备(投影仪、数码相机等)的主体内部那样空间有限的部位的透镜组也能够使其移动。另外，由于部件数量少，因此还能够提高组装性、降低成本。
附图说明
图1是以两个聚焦位置示出第1、第2实施方式(凸轮类型的移动构造)的概要结构的截面图。
图2是以两个聚焦位置示出第3、第4实施方式(螺旋体类型的移动构造)的概要结构的截面图。
图3是第1、第3实施方式(轴型的中间构件)中的图1、图2的V-V’线截面图。
图4是第2、第4实施方式(平板型的中间构件)中的图1、图2的V-V’线截面图。
(符号说明)
X1、X2、X3、X4：透镜组移动机构；Y1、Y2、Y3、Y4：投影仪(光学设备)；1：投影仪主体：1a：光学系统安装部(透镜固定架)；2：固定筒；2a：直进槽(移动构造)；3：移动框；4：凸轮筒；4a：凸轮槽(移动构造)；5：凸轮从动件(移动构造)；6：移动镜框(第3镜框)；7：施力构件；8：中间构件(轴型)；9：齿轮(驱动力的输入部)；10：马达(驱动源)；11：第1镜框(结构件)；12：第2镜框(结构件)；11a、11b：孔；12a、12b：孔；13：移动框；13a：螺旋体(移动构造)；18：中间构件(平板型)；LN：投影光学系统(光学系统)；L1：第1透镜组；L2：第2透镜组；L3：第3透镜组(焦点校正透镜)；AX：光轴。
具体实施方式
下面，参照附图，说明实施本发明的透镜组移动机构、投影仪等。此外，对在各实施方式等中相互相同的部分、相当的部分附加相同的符号，适当省略重复说明。
在图1中示出第1、第2实施方式所涉及的透镜组移动机构X1、X2以及投影仪Y1、Y2的概要截面构造，在图2中示出第3、第4实施方式所涉及的透镜组移动机构X3、X4以及投影仪Y3、Y4的概要截面构造。在图1及图2中仅示出从光轴AX起的单侧的截面，因此图1所示的概要截面构造在第1实施方式与第2实施方式中大致相同，图2所示的概要截面构造在第3实施方式与第4实施方式中大致相同。投影仪Y1～Y4是具备由多片透镜构成的投影光学系统LN、透镜组移动机构X1～X4、投影仪主体1以及图像显示元件(未图示)的光学设备的一例，构成为将图像显示元件的图像显示面所显示的图像通过投影光学系统LN放大投影到屏幕面。
投影光学系统LN由第1、第2、第3透镜组L1、L2、L3构成，第1透镜组L1由第1镜框11保持，第2透镜组L2由第2镜框12保持，第3透镜组L3由移动镜框(第3镜框)6保持。由最靠缩小侧的透镜构成的第3透镜组L3是焦点校正透镜，构成为通过透镜组移动机构X1～X4使保持该第3透镜组L3的移动镜框6移动从而进行调焦。在图1及图2中，(P1)表示移动镜框6向放大侧(图中左侧)进行了聚焦移动时的聚焦位置，(P2)表示移动镜框6向缩小侧(图中右侧)进行了聚焦移动时的聚焦位置。
透镜组移动机构X1～X4除了具有移动镜框6以外，还具有固定筒2、和移动框3或移动框13，固定筒2将移动镜框6以能够沿光轴AX方向移动的方式保持，移动框3或移动框13能够沿光轴AX方向移动以使相对固定筒2的相对位置变化，移动镜框6通过与固定筒2嵌合而被保持。另外，在投影仪Y1～Y4中设置有马达10以及用于将其驱动力输入到透镜组移动机构X1～X4的齿轮9而作为用于透镜组移动的驱动源。
在透镜组移动机构X1、X2(图1)中，在固定筒2中设置有直进槽2a，还设置有凸轮筒4和凸轮从动件5，凸轮筒4相对于固定筒2能够旋转且设置有凸轮槽4a，凸轮从动件5以与直进槽2a及凸轮槽4a卡合的状态被安装于移动框3。并且，设置有以使移动框3沿光轴AX方向移动的方式发挥作用的移动构造，该移动构造是通过凸轮从动件5针对直进槽2a及凸轮槽4a的卡合而构成的。也就是说，通过成为凸轮筒4被嵌合于固定筒2的外侧且移动框3经由凸轮从动件5被卡合于直进槽2a和凸轮槽4a的状态，由此构成凸轮机构。当使凸轮筒4相对于固定筒2旋转时，移动框3的光轴AX方向位置发生变化。在此，构成为通过使用了马达10和齿轮9的马达驱动来进行凸轮筒4的旋转，但是也可以构成为手动进行凸轮筒4的旋转。
在透镜组移动机构X3、X4中(图2)，设置有以使移动框13沿光轴AX方向移动的方式发挥作用的移动构造，该移动构造由设置于固定筒2和移动框13的螺旋体13a构成。也就是说，由螺旋体机构构成移动构造。当使移动框13相对于固定筒2旋转时，移动框13的光轴AX方向位置发生变化。在此，构成为通过使用了马达10和齿轮9的马达驱动来进行凸轮筒4的旋转，但是也可以构成为手动进行凸轮筒4的旋转。
透镜组移动机构X1、X3(图1、图2)具有：轴型的中间构件8，在与移动框3、13及移动镜框6接触的状态下将移动框3、13的移动传递给移动镜框6；以及施力构件7，向中间构件8的方向对移动镜框6施力。在图3中示出透镜组移动机构X1、X3中的图1、图2的V-V’线截面构造。另外，透镜组移动机构X2、X4(图1、图2)具有：平板型的中间构件18，在与移动框3、13及移动镜框6接触的状态下将移动框3、13的移动传递给移动镜框6；以及施力构件7，向中间构件18的方向对移动镜框6施力。在图4中示出透镜组移动机构X2、X4中的图1、图2的V-V’线截面构造。在透镜组移动机构X1～X4中，设想使用压缩弹簧作为施力构件7，但是也可以使用其它种类的弹簧、橡胶等弹性构件作为施力构件7。
在具有凸轮类型的移动构造和轴型的中间构件8的透镜组移动机构X1中(图1)，三个中间构件8(图3)的一端联接于移动框3，另一端以非固定的方式与移动镜框6接触。移动镜框6相对于固定筒2以能够沿光轴AX方向移动的方式被嵌合保持，但是也可以构成为相对于与固定筒2联接的部件以能够沿光轴AX方向移动的方式被嵌合保持。另外，中间构件8无需是与移动框3或移动镜框6不同的部件，而也可以与移动框3、移动镜框6中的至少一方一体化。中间构件8的数量不限，但是在中间构件8为两个以下的情况下，为了抑制由于干扰等引起的移动镜框6的倾斜，需要留意中间构件8的截面形状。
在透镜组移动机构X1中(图1)，第1镜框11和第2镜框12位于移动框3与移动镜框6之间，但在第1镜框11中设置有沿光轴AX方向贯通的孔11a，在第2镜框12中设置有沿光轴AX方向贯通的孔12a。中间构件8被配置成贯通这些孔11a、12a，因此中间构件8与第1、第2镜框11、12不会接触，还能够避免透镜径向的大型化。并且，通过配置在移动镜框6与固定筒2(也可以是与固定筒2联接的部件。)之间的施力构件7，移动镜框6始终被推压到中间构件8。由于作为焦点校正透镜发挥功能的第3透镜组L3被保持于移动镜框6，因此在通过马达驱动(或手动)使凸轮筒4相对于固定筒2而旋转时，一边保持中间构件8与移动镜框6的接触按压状态一边通过凸轮机构使中间构件8和移动镜框6沿光轴AX方向移动。通过该移动镜框6的移动来进行焦点校正透镜(第3透镜组L3)的位置调整，由此能够进行投影光学系统LN的调焦。
在具有凸轮类型的移动构造和平板型的中间构件18的透镜组移动机构X2中(图1)，两个中间构件18(图4)的一端联接于移动框3，另一端以非固定的方式与移动镜框6接触。移动镜框6相对于固定筒2以能够沿光轴AX方向移动的方式被嵌合保持，但是也可以构成为相对于与固定筒2联接的部件以能够沿光轴AX方向移动的方式被嵌合保持。另外，中间构件18无需是与移动框3或移动镜框6不同的部件，而也可以与移动框3、移动镜框6中的至少一方一体化。中间构件18的数量不限，但是在中间构件18为两个以下的情况下，为了抑制由于干扰等引起的移动镜框6的倾斜，需要留意中间构件18的截面形状。在透镜组移动机构X2中，为了抑制图4中的以纵向中心线为轴的旋转倾斜，而使用了在横向上长的截面形状的中间构件18。
在透镜组移动机构X2中(图1)，第1镜框11和第2镜框12位于移动框3与移动镜框6之间，但在第1镜框11中设置有沿光轴AX方向贯通的孔11b，在第2镜框12中设置有沿光轴AX方向贯通的孔12b。中间构件18被配置成贯通这些孔11b、12b，因此中间构件18与第1、第2镜框11、12不会接触，还能够避免透镜径向的大型化。并且，通过配置在移动镜框6与固定筒2(也可以是与固定筒2联接的部件。)之间的施力构件7，移动镜框6始终被推压到中间构件8。由于作为焦点校正透镜发挥功能的第3透镜组L3被保持于移动镜框6，因此在通过马达驱动(或手动)使凸轮筒4相对于固定筒2而旋转时，一边保持中间构件18与移动镜框6的接触按压状态一边通过凸轮机构使中间构件18和移动镜框6沿光轴AX方向移动。通过该移动镜框6的移动来进行焦点校正透镜(第3透镜组L3)的位置调整，由此能够进行投影光学系统LN的调焦。
在具有螺旋体类型的移动构造和轴型的中间构件8的透镜组移动机构X3中(图2)，三个中间构件8(图3)的一端联接于移动镜框6，另一端以非固定的方式与移动框13接触。移动镜框6相对于固定筒2以能够沿光轴AX方向移动的方式被嵌合保持，但是也可以构成为相对于与固定筒2联接的部件以能够沿光轴AX方向移动的方式被嵌合保持。另外，中间构件8无需是与移动框13或移动镜框6不同的部件，也可以与移动框13、移动镜框6中的至少一方一体化。但是，由于移动框13通过马达驱动而旋转，因此优选为避免中间构件8与移动框13的固定或一体化。中间构件8的数量不限，但是在中间构件8为两个以下的情况下，为了抑制由于干扰等而引起的移动镜框6的倾斜，需要留意中间构件8的截面形状。
在透镜组移动机构X3中(图2)，第1镜框11和第2镜框12位于移动框13与移动镜框6之间，但在第1镜框11中设置有沿光轴AX方向贯通的孔11a，在第2镜框12中设置有沿光轴AX方向贯通的孔12a。中间构件8被配置成贯通这些孔11a、12a，因此中间构件8与第1、第2镜框11、12不会接触，还能够避免透镜径向的大型化。并且，通过配置在移动镜框6与固定筒2(也可以是与固定筒2联接的部件。)之间的施力构件7，移动镜框6和中间构件8始终被推压到移动框13。由于作为焦点校正透镜发挥功能的第3透镜组L3被保持于移动镜框6，因此在通过马达驱动(或手动)使移动框13相对于固定筒2而旋转时，一边保持中间构件8与移动框13之间的接触按压状态一边通过螺旋体机构使中间构件8和移动镜框6沿光轴AX方向移动。通过该移动镜框6的移动来进行焦点校正透镜(第3透镜组L3)的位置调整，由此能够进行投影光学系统LN的调焦。
在具有螺旋体类型的移动构造和平板型的中间构件18的透镜组移动机构X4中(图2)，两个中间构件18(图4)的一端联接于移动镜框6，另一端以非固定的方式与移动框13接触。移动镜框6相对于固定筒2以能够沿光轴AX方向移动的方式被嵌合保持，但是也可以构成为相对于与固定筒2联接的部件以能够沿光轴AX方向移动的方式被嵌合保持。另外，中间构件18无需是与移动框13或移动镜框6不同的部件，也可以与移动框13、移动镜框6中的至少一方一体化。但是，由于移动框13通过马达驱动而旋转，因此优选为避免中间构件18与移动框13的固定或一体化。中间构件18的数量不限，但是在中间构件18为两个以下的情况下，为了抑制由于干扰等而引起的移动镜框6的倾斜，需要留意中间构件18的截面形状。在透镜组移动机构X4中，为了抑制图4中的以纵向中心线为轴的旋转倾斜，而使用了在横向上长的截面形状的中间构件18。
在透镜组移动机构X4中，第1镜框11和第2镜框12位于移动框13与移动镜框6之间，在第1镜框11中设置有沿光轴AX方向贯通的孔11b，在第2镜框12中设置有沿光轴AX方向贯通的孔12b。中间构件18被配置成贯通这些孔11b、12b，因此中间构件18与第1、第2镜框11、12不会接触，还能够避免透镜径向的大型化。并且，通过配置在移动镜框6与固定筒2(也可以是与固定筒2联接的部件。)之间的施力构件7，移动镜框6和中间构件18始终被推压到移动框13。由于作为焦点校正透镜发挥功能的第3透镜组L3被保持于移动镜框6，因此在通过马达驱动(或手动)使移动框13相对于固定筒2而旋转时，一边保持中间构件8与移动框13的接触按压状态一边通过螺旋体机构使中间构件18和移动镜框6沿光轴AX方向移动。通过该移动镜框6的移动来进行焦点校正透镜(第3透镜组L3)的位置调整，由此能够进行投影光学系统LN的调焦。
根据上述透镜组移动机构X1～X4，构成为将移动框3、13的移动利用中间构件8、18传递给移动镜框6而使第3透镜组L3移动，因此部件数量少，能够抑制投影仪Y1～Y4在第3透镜组L3的径向上的大型化。即使第3透镜组L3位于与凸轮机构、螺旋体机构等移动构造分离的位置，也不需要在第3透镜组L3、移动镜框6的外侧设置齿轮、螺旋体机构，因此能够防止投影仪Y1～Y4在第3透镜组L3的径向上的大型化。
在透镜组移动机构X1～X4中(图1、图2)，作为针对凸轮机构、螺旋体机构等移动构造的驱动力的输入部而设置有齿轮9，在光轴AX方向上在齿轮9与移动镜框6之间设置有用于将投影光学系统LN安装到投影仪主体1的光学系统安装部(透镜固定架)1a。也就是说，在透镜组移动机构X1～X4中，能够将移动构造配置于比光学系统安装部1a靠内侧的位置，因此即使利用在投影仪主体1内的空间有限的部位所配置的移动镜框6也能够进行移动。这不限于投影仪，在数码相机等光学设备中也是同样的。另外，由于部件数量少，因此还能够提高组装性、降低成本。

Claims (10)

1.一种透镜组移动机构，用于在由多片透镜构成的光学系统中使由其中的至少一片透镜构成的透镜组移动，该透镜组移动机构的特征在于，具有：
移动镜框，保持所述透镜组；
固定筒，将所述移动镜框以能够沿光轴方向移动的方式保持；
移动框，能够沿光轴方向移动以使相对所述固定筒的相对位置变化；
移动构造，以使所述移动框沿光轴方向移动的方式发挥作用；
中间构件，在与所述移动框及所述移动镜框接触的状态下将所述移动框的移动传递给所述移动镜框；
施力构件，向所述中间构件的方向对所述移动镜框施力；以及
镜框，保持由被所述移动镜框保持的透镜组中未包含的透镜之中的至少一片透镜构成的透镜组，并且所述镜框位于所述移动框与所述移动镜框之间，
所述镜框具有沿光轴方向贯通的孔，所述中间构件贯通所述孔。
2.根据权利要求1所述的透镜组移动机构，其特征在于，
在所述固定筒中设置有直进槽，
所述透镜组移动机构还具有：
凸轮筒，相对于所述固定筒能够旋转，所述凸轮筒设置有凸轮槽；以及
凸轮从动件，以与所述直进槽及所述凸轮槽卡合的状态被安装于所述移动框，
所述移动构造是通过所述凸轮从动件针对所述直进槽及所述凸轮槽的卡合而构成的。
3.根据权利要求1所述的透镜组移动机构，其特征在于，
所述移动构造由设置于所述固定筒和所述移动框的螺旋体构成。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的透镜组移动机构，其特征在于，
所述中间构件的一端联接于所述移动框，所述中间构件的另一端以非固定的方式与所述移动镜框接触。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的透镜组移动机构，其特征在于，
所述中间构件的一端联接于所述移动镜框，所述中间构件的另一端以非固定的方式与所述移动框接触。
6.根据权利要求1～3中的任一项所述的透镜组移动机构，其特征在于，
所述移动镜框通过与所述固定筒或联接于所述固定筒的部件嵌合而被保持。
7.根据权利要求1～3中的任一项所述的透镜组移动机构，其特征在于，
所述移动镜框所保持的透镜组是焦点校正透镜，通过所述移动镜框的移动能够进行所述光学系统的调焦。
8.根据权利要求1～3中的任一项所述的透镜组移动机构，其特征在于，
所述透镜组移动机构还具有针对所述移动构造的驱动力的输入部，在光轴方向上在所述输入部与所述移动镜框之间设置有用于安装所述光学系统的光学系统安装部。
9.根据权利要求1～3中的任一项所述的透镜组移动机构，其特征在于，
所述中间构件是与所述移动框或所述移动镜框一体化的同一部件。
10.一种光学设备，其特征在于，具备：
权利要求1～9中的任一项所述的透镜组移动机构；以及
所述光学系统。
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