CN1387065A - 具有使光学器件轴向定位的弹性部件的透镜系统 - Google Patents

Abstract

一种特别用于投影电视中的光学透镜筒,包括管状光学器件支承结构,其内部具有纵向中心轴线以及围绕该轴线延伸的第一光学器件支承表面。该第一光学器件支承表面安装有第一光学器件,该第一光学器件具有外部圆周边缘和位于圆周边缘附近的第一安装表面部分。第一光学器件的安装表面部分垂直于纵向中心轴线延伸。在所述光学器件支承表面上设有多个凸起表面部件。至少一个弹性部件垂直于纵向中心轴线延伸并且被构造成用来当所述第一光学器件设置在光学支承表面附近时接触所述第一光学器件的安装表面部分。弹性部件沿着纵向中心轴线在第一光学器件的安装表面部分上施加偏压力,以迫使第一光学器件压靠在所述第一光学器件支承表面的凸起表面部件上。

Description

具有使光学器件轴向定位的弹性部件的透镜系统

技术领域

本发明大体上涉及光学透镜组件，更具体地说，涉及特别是用于投影电视的透镜组件。

背景技术

投影电视机通常包括三个与红色、蓝色和绿色相对应的阴极射线管(CRTs)。投影透镜组件使用多个光学器件来将出现在CRT荧光屏上的影像放大并且将该影像投影到大得多的屏幕上。在投影电视中所使用的典型CRTs的直径通常为3-9英寸。被投影到屏幕上的影像沿对角线所测量到尺寸一般为40-60英寸或更大。

每个CRT具有安装在CRT荧光屏附近的相关的放大透镜系统。在一个示例性的系统中，透镜组件形成有至少一个“A”光学器件或元件、至少一个“B”光学器件或元件以及至少一个“C”光学器件或元件。不论光学器件的数量多少，一般来说，它们在本领域中都被称为“A”、“B”和“C”透镜组。也就是说，每个“组”可以由一个或多个光学器件组成。“B”透镜组通常包括由玻璃形成的光学器件，而“A”和“C”光学器件可以由塑料例如模制丙烯酸塑料形成。但是，应该理解的是，每个组可以包括一个或多个由玻璃形成的光学器件以及一个或多个由塑料形成的光学器件。

光学器件在光学器件安装结构中的装配使得保持易于装配的同时还使光学器件在支承结构(例如一种大体上为圆筒形的透镜筒)内正确定位是很困难的。这些光学器件必须在透镜筒内正确定位，以确保正确的聚焦，并且防止光学器件尤其在运输和使用期间相对于透镜筒运动。目前，在投影电视透镜系统的装配期间，光学器件固定在镜头内部的凹槽或沟槽内。这些沟槽的环形侧壁包括有凸面，这些凸面迫使光学器件的边缘抵靠在凹槽或沟槽的相对侧壁上。这在透镜筒和光学器件之间形成过盈配合(紧配合)。但是，由于用来使透镜正确定位的凸面的刚性特性以及相对壁的刚性特性，将光学器件完全安置在凹槽或沟槽内所需的装配力会非常高。高的装配力需要能够产生高作用力的专门装配紧固装置以将光学器件安置在透镜筒内。因此，这在装配好的透镜系统上产生出高的机械应力。另外，在将光学器件安置在凹槽或沟槽的动作期间，光学器件本身实际上会从凸面中除去一些材料，因此会使光学器件在镜头内不正确定位。这种不正确定位会导致潜在的聚焦问题。

由于至少这些原因，一直需要有这样的透镜组件，该透镜组件可解决装配困难以及相关的聚焦问题，同时可保持相对较低的成本以及可降低与制造这些透镜组件相关的复杂性。

发明内容

本发明总体上提供一种特别用于投影电视中的透镜筒，它包括管状光学器件支承结构，其内部具有纵向中心轴线以及围绕着该纵向中心轴线延伸的第一光学器件支承表面。管状光学器件支承结构接受第一光学器件，它具有外圆周边缘和位于该圆周边缘附近的安装表面部分。安装表面部分垂直于纵向中心轴线延伸。在第一光学器件支承表面上形成有多个凸起表面部件。至少一个弹性部件垂直于纵向中心轴线延伸并且被构造成在将第一光学器件设置在第一光学器件支承表面附近时接触所述第一光学器件的第一安装表面。弹性元件被构造成沿着纵向中心轴线在第一安装表面部分上施加偏压力，以迫使第一光学元件抵靠在第一光学器件支承表面的凸起表面部件上。该部件的弹性特性有助于降低所需要的装配力。也就是说，弹性元件首先在将光学器件安置在管状支承结构内的期间沿着轴向方向弹性偏离第一光学元件，之后在第一光学器件上保持偏压力，以将第一光学器件保持在抵靠凸起表面部件的正确位置上。

第一光学器件支承表面、凸起表面部件和弹性部件优选设置在光学支承结构内部的凹槽内。虽然弹性部件可以是任意对预定功能有帮助的部件，例如金属弹簧、隔离橡胶或其它弹性插入件或模制橡胶或弹性部件，但优选的结构是一种呈悬臂形式的柔性翼片。更优选的是，在第一光学器件周围的等间隔的位置处使用四个悬臂式柔性翼片部件。这些部件被模制进形成一部分凹槽的壁中，所述第一光学器件位于所述凹槽中。

在优选实施例中，透镜系统包括四个成等距离间隔的柔性翼片部件，但是，根据本发明，可以采用多种结构以及不同数目的柔性翼片部件。优选的是，不管柔性翼片数量如何，其间距是相等的，从而可将恒定的力施加在整个光学器件圆周的边缘上。优选的透镜系统包括多个光学器件，每个光学器件以上述方式安装在光学支承结构内。但是，可以有某些示例，其中根据应用的需要，只需要以上述的方式安装特定的光学器件。

在结合附图阅读下面优选实施例的详细说明之后，本发明的其它目的、优点和特征对于本领域普通技术人员来说将更加容易理解。

附图说明

图1为根据本发明构成的透镜系统的侧视图，其被局部分解，以显示出其某些内部部件。

图2为从图1中所示的系统中取得的沿着透镜筒的中心纵向轴线剖开的剖视图。

图3A为没有光学器件的本发明的弹性安装部件的放大图。

图3B为类似于图3A的放大剖视图，但是显示出与光学器件支承结构和弹性部件装配在一起的光学器件。

图4为大体上沿着图2的直线4-4剖开的剖视图。

图5为类似于图3B的放大剖视图，但是显示出装配在光学器件支承结构中并且与其另一个弹性部件接触的另一个光学器件。

图6为大体上沿着图2的直线6-6剖开的剖视图。

图7为显示出光学支承结构或透镜筒的一半以及一个插入在其中的光学器件的分解透视图。

图8为在图7中所示的围绕部分8的放大视图。

具体实施方式

参照图1和2，示出了根据本发明的优选实施例的透镜系统10，但是，应理解的是，在本发明的精神和范围内可以采用其它结构。透镜系统10特别适用于用在投影电视机中，并且通常与关于红色、绿色或兰色之一的CRT12结合使用。透镜系统10包括大体上为圆筒形的外部聚焦框架14。透镜组件10包括在本领域中被称为平象物镜的“C”光学器件或元件16。聚焦框架14通过使用安装部件或连接件17安装在电视机(未示出)的内部，并且通过合适的紧固件18和凸缘件20固定在连接件17上。平象物镜或“C”元件16安装在聚焦框架14和连接件17之间，并且通过销22定位在对中位置。“C”光学器件或元件16与本领域中常规的一样由透明塑料形成，并且具有面向CRT12的凸形表面16a。

此外，如图1中所示，CRT12通过托架23和弹性承力紧固件组件24抵靠着连接件17安装。O形环25、26分别设在“C”元件16的凸缘部分16b和连接件17之间以及CRT12和连接件17之间。这和常规技术一样，在“C”元件16和CRT12之间形成用于容纳液体致冷剂的空间27。

更具体地，参照图2，光学器件支承结构或透镜筒28装载着三个光学器件，包括“A”元件30、“B”元件34和B/C校正元件32。离“C”元件15最近的校正元件32和“A”元件30一样由透明塑料形成。较大的、中心定位的“B”元件34由玻璃形成，并且给透镜系统10提供主要的正放大率。如上所述，这些元件中的每一个在本行业中可以被称为组，可以包括或不必包括多个光学器件。回过来参照图2，应理解的是，CRT 12起初将光引导穿过“C”光学器件16，然后穿过相应的校正元件32和“B”元件34，最后在电视屏幕(未示出)接收到光和所产生的影像之前到达“A”元件。

如关于“C”光学器件16的图3和4中所示，包括有光学器件或元件30、32、34的透镜筒28可以以轴向方式沿着左右方向手动地进行调节。为便于这种调节，如图1所示，包含带有外螺纹的紧固件42和螺母组件44的紧固组件40将聚焦框架14连接在透镜筒28上。紧固件42延伸穿过聚焦框架14中的狭缝50。使螺母组件44松开，从而使得聚焦框架14能够相对于透镜筒28转动。如图2所示，狭缝50相对于透镜系统10的轴线52(图2)成非垂直的角度延伸。因此，在聚焦框架14转动时，紧固件42沿着轴线52运动，从而使透镜筒28和光学器件30、32、34根据转动方向而沿着轴线朝向或离开CRT12移动。一旦以这种方式已经设定好正确的聚焦，则拧紧螺母组件44，并且使相应光学器件或元件30、32、34之间的距离相对于“C”光学器件16固定。

现在参照图3A、3B和4，在透镜筒28上设有四个等距离间隔的弹性部件60、62、64、66。这些弹性部件60、62、64、66采取图2中所示的可相对于中心纵向轴线52大体上径向向外和径向向内移动的悬臂形式。如图3A和3B中最清楚地显示出的一样，每个弹性部件60、62、64、66结构相同，因此一个部件的详细说明和视图就足够了。因此，如在图3A中具体显示出的一样，部件60包括用于接触光学器件30的圆周边缘30a的突起部60a(图3B)。弹性部件或翼片60一般设置在图3A中所示的位置中，但是可以克服反作用的径向向内偏压力而沿着箭头方向68移动。因此，当在装配期间将光学器件30插进透镜筒28中时，翼片60径向向外移动到图3B中所示的位置上，从而沿着箭头70的方向在圆周边缘30a上施加径向向内的力。这有助于光学器件30在透镜筒28内的紧配合。在装配之后，在透镜筒28的相邻内壁的其余部分和圆周边缘30a之间存在空隙72。因此，光学器件30沿着径向向外方向的任何额外的热膨胀将被空隙72所容纳，并且将只使得柔性翼片60沿着径向向外的方向进一步移动。如图3B所示，这样选择空隙72的高度的径向尺寸，以使它大于光学器件30沿着该方向的最大预期热膨胀。这样，透镜筒28将向弹性部件60、62、64、66施加径向力，而不是向任何其它光学器件安装结构施加径向力，后者将会使光学器件30弯曲或妨碍膨胀，从而使得光学器件变形。

返回到图5和6，光学器件32以类似于上面针对光学器件30所述的方式安装在透镜筒28内。如在图6中最好地显示出的一样，四个等距离间隔的柔性翼片部件80、82、84、86径向向内延伸，以形成与光学器件32的圆周边缘32a的接触点。这在光学器件32的剩下的圆周部分周围留下空隙88。和光学器件30以及上述说明一样，每个柔性翼片部件80、82、84、86在将光学器件32装配在透镜筒28内时径向向外移动。因此，在相隔90°对应于柔性翼片部件80、82、84、86的间距的位置处，在光学器件32上施加四个相等的向内保持力。此外，如图5中所示，当光学器件32受到由沿着径向向外方向的热致膨胀，柔性翼片部件80可以从实线所示的位置移动到虚线所示的位置。其它柔性翼片部件80、82、84、86中的每一个出现相同的情况，以确保在透镜筒28与光学器件32之间不发生粘结，这种粘结可能使光学器件变形以及使透镜系统10散焦。在柔性翼片部件80、82、84、86和聚焦框架14之间留下足够空间90，以帮助确保当光学器件32的最大热膨胀出现时，翼片部件80、82、84、86不会由于膨胀而接触聚焦框架14。

透镜筒还包括用于在每个透镜器件30、32、34上施加轴向保持力即沿着轴线52方向延伸的力的弹性安装部件。该力使每个光学器件保持在静止状态，并且位于沿着轴线52的精确设定的位置上。优选的是，将弹性部件设置在每个光学器件的圆周上对应于上述弹性部件的位置上。因此，在该优选实施例中，每个光学器件30、32、34还在四个柔性翼片部件的作用下固定不动，这些翼片部件压靠在靠近并与光学器件的圆周边缘垂直的每个光学器件的安装表面部分上。图2显示出与每个光学器件30、32、34相连的四个柔性翼片部件，即翼片部件120、124、130、134和140、144中的两个。在图3A和3B中更详细地显示出典型的与光学器件30(在图5中与光学器件32相连)相连的柔性翼片部件120和130。应理解的是，虽然沟槽保持的光学器件34不包括径向支承在光学器件34的圆周边缘上的弹性部件，但该沟槽包括四个等间隔的柔性翼片部件(在图2中的140、144处显示出的两个)和相对的凸起表面部分或平台，其中一对在图7中被显示在142处，其被设置并被构造成如在图3A、3B和5中针对相应的翼片和凸形平台元件更详细地描述的一样。

现在，更具体地参照图3A和3B，柔性翼片部件120形成为径向向内延伸的悬臂式部件，并且在透镜筒28中的沟槽162的相对侧面上直接与凸起表面部分或平台160相对。柔性翼片部件120沿着箭头164的方向弹性偏压地移动。突起120a为光学器件30提供接触点，并且该突起120a和在沟槽162的相对侧面上的凸起表面部分或平台160之间的空隙稍微小于光学器件30在该位置处的厚度。因此，由于光学器件30插入在图3B中所示的位置中，所以柔性翼片120沿着轴向方向从沟槽162稍微向外移动。因此，当光学器件30如所示一样插入时，翼片120沿着在图3B中由箭头170表示的轴向方向施加力。这迫使光学器件30抵靠着凸起表面部分或平台160，因此确保光学器件30在透镜筒28内恰当、精确定位以及稳固的紧配合。

参照图5，该图显示出四个结构相同的翼片之外的一个柔性翼片部件130，所述四个翼片彼此等距离间隔，并且以上述相同的方式使用，以迫使光学器件32抵靠着位于沟槽182的相对侧面上的凸起表面部分或平台180。因此，沿着箭头184的方向施加了轴向力，以保持光学器件32在精确和稳固的位置上抵靠着凸起平台180。四个等距离间隔的柔性翼片用于每个光学器件30、32、34，从而以与图3A、3B和5相关地描述的方式向相应的光学器件施加轴向力。但是，应理解的是，柔性翼片或其它弹性部件的数量、结构和类型可以根据应用的需要而变化。当使用单独的弹性部件或柔性翼片时，要求间隔相等，以确保在相应光学器件的整个直径周围施加恒定的轴向力。在优选的实施例中，在由圆周翼片或弹性部件例如部件60、62、64、66所提供的径向力和由柔性翼片例如120、124(在图2中只显示出四个中的两个)所提供的轴向力之间优选实现3∶1的力比。例如，在该示例性投影电视系统10中，施加径向力的每个翼片施加大约1.5磅的力，而提供轴向力的翼片施加0.5磅或更小的力。在该示例性的实施例中，透镜筒和所有相关的翼片采用注射模制工艺由聚碳酸酯整体模制而成。

现在转到图7和8，虽然为了简明起见，删除了多个元件，但是可以理解光学器件30、32、34在透镜筒28内的装配。更具体地说，透镜筒28包括两个半部，其中一个半部28a显示在图7中，另一个半部采用相同的结构设计。这两个半部通过钩子形按扣102、104、106、108而扣接在一起。设置三个凹槽或沟槽162、182、202，以分别用来固定光学器件30、32、34的圆周边缘。透镜筒28大体上为圆筒形，并且沟槽162、182、202大体上为圆形，但是，根据光学器件的设计或其它考虑，这些形状可以变化为其它类型的管形或环形。在该实施例中，只有凹槽162和182包括施加如上所述的径向力的柔性翼片部件，因为装在凹槽202中的玻璃光学器件34在使用期间不会承受任何显著的热膨胀。但是应理解的是，柔性翼片部件或其它弹性安装结构也可以结合用于光学器件34中，这可以有助于缓解装配力的负面影响。一旦如在关于光学器件30的图7中大体上所示的一样插入所有三个光学器件30、32、34，则透镜筒的两个半部扣接在一起，并且透镜系统10的其余部分如图1中所示一样进行装配。如从图3A、3B、5和8中可以清楚地看到的那样，由于每个相应的光学器件30、32、34插入进相应的沟槽162、182、202中，所以施加轴向力的柔性翼片例如翼片120和130将轻微地移动离开光学器件的相邻安装表面部分，以使得光学器件的完全抵靠在相应的圆周翼片例如翼片60和80上。翼片120和180以及施加轴向力的其余翼片可以包括轻微的凸轮面，以使得相应的光学器件更容易装配。

虽然已经通过优选实施例的说明对本发明进行了阐述，并且已经相当详细地对该实施例进行了说明，但是，并不打算限制或以任何方式将本发明限制在这些内容上。本发明的其它优点和改进对于本领域普通技术人员来说是容易理解的。本发明的各个特征可以单独使用或根据需要和使用者的偏好以许多组合方式使用。以上仅仅对本发明以及实施本发明的优选实施例进行了说明。但是，本发明本身应该只是由附属的权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种光学透镜筒，包括：

管状光学支承结构，其内部具有纵向中心轴线以及围绕纵向中心轴线延伸并用于安装第一光学器件的第一光学器件支承表面，所述第一光学器件具有第一外部圆周边缘以及在所述第一圆周边缘附近并且垂直于纵向中心轴线延伸的第一安装表面部分；

多个位于所述第一光学支承表面上的凸起表面部件；以及

至少一个第一弹性部件，它垂直于所述纵向中心轴线延伸，并被构造成在将所述第一光学器件设置在所述第一光学器件支承表面附近时接触所述第一光学器件的所述第一安装表面部分，所述第一弹性部件还被构造成用来沿着纵向中心轴线在所述第一安装表面部分上施加偏压力，以迫使所述第一光学器件压靠在所述第一光学器件支承表面的所述凸起表面部件上。

2.如权利要求1所述的光学透镜筒，其特征在于，所述第一光学支承表面、所述凸起表面部件和所述第一弹性部件设置在所述光学支承结构内部的凹槽内。

3.如权利要求1所述的光学透镜筒，其特征在于，

所述光学器件支承结构的所述内部还包括围绕所述纵向中心轴线延伸并用来安装第二光学器件的第二光学器件支承表面，所述第二光学器件具有第二外部圆周边缘和位于所述第二圆周边缘附近并且垂直于纵向中心轴线延伸的第二安装表面部分；

多个位于所述第二光学支承表面上的凸起表面部件；以及

至少一个第二弹性部件，它垂直于所述纵向中心轴线延伸，并且被构造成在所述第二光学器件设置在所述第二光学器件支承表面附近时接触所述第二光学器件的所述第二安装表面部分，所述第二弹性部件被构造成用来沿着纵向中心轴线在所述第二安装表面部分上施加偏压力，以迫使所述第二光学器件抵靠在所述第二光学器件支承表面的所述凸起表面部件上。

4.如权利要求1所述的光学透镜筒，其特征在于，所述第一弹性部件还包括有第一柔性翼片部件，它朝着所述第一光学器件支承表面倾斜，并且被构造成用来沿着轴向方向被弹性偏压，以在将第一光学器件装在所述光学器件支承结构的所述内部时形成紧配合。

5.如权利要求4所述的光学透镜筒，其特征在于，所述第一柔性翼片部件为悬臂部件。

6.如权利要求4所述的光学透镜筒，其特征在于，所述第一光学器件支承表面还包括：

第二柔性翼片部件，它与所述第一柔性翼片部件径向相对地设置，并且被构造成用来在所述第一光学器件装在所述光学支承结构的所述内部时沿着轴向方向被弹性偏压。

7.如权利要求6所述的光学透镜筒，其特征在于，所述第一光学器件支承表面还包括：

第三和第四柔性翼片部件，它们彼此径向相对地设置，并且被构造成用来在第一光学器件装在所述光学器件结构的内部时沿着轴向方向被弹性偏压。

8.如权利要求7所述的光学透镜筒，其特征在于，所述第一和第三柔性翼片部件以及所述第二和第四柔性部件彼此等距离地设置。

9.一种投影电视透镜系统，包括：

光源；以及

根据上述任一权利要求构成的光学透镜筒。

10.如权利要求9所述的投影电视透镜系统，其特征在于，还包括与所述光源连接的聚焦框架，所述光学器件支承结构和所述聚焦框架相互可转动地固定，以提供聚焦调节。

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