CN1387066A - 具有柔性光学器件安装结构的透镜系统 - Google Patents

Abstract

一种投影电视透镜筒和系统,包括有管状光学器件支承结构,其内表面具有纵向中心轴线。第一环形支承表面围绕着纵向中心轴线延伸,并用来安装具有外部圆周边缘的第一光学器件。第一环形支承表面至少包括有第一弹性部件,它被构造成接触第一光学器件的外部圆周边缘,并且在第一光学器件的作用下相对于纵向中心轴线沿着径向向外的方向移动。弹性部件有助于防止在装配期间以及光学器件在使用时的热致膨胀期间管状光学器件支承结构的其余部分出现显著的运动。

Description

具有柔性光学器件安装结构的透镜系统

技术领域

本发明总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中的透镜组件。

背景技术

投影电视机通常包括有三个与红色、兰色和绿色对应的阴极射线管(CRTs)。投影透镜组件使用多个通常为塑料或玻璃元件的光学器件，它们用来使出现在CRT荧光屏上的影像放大并且将该影像投射到大得多的屏幕上。用于投影电视中的典型CRTs的直径通常为3-9英寸。投射到屏幕上的影像沿对角线测量出的尺寸为40-60英寸或更大。每个CRTs必须提供最大的亮度或光密度，以有助于该目的，每个CRT以最大的功率工作，以在荧光屏上产生出最大的光输出，同时仍然保持彩色平衡。因此，CRTs在透镜电视机的机壳内产生出相当大的热量。在电视机内部的环境温度上升到高于室温40℃-45℃或更高是很常见的。

每个CRT具有安装在CRT荧光屏附近的相关放大透镜系统。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。

在光学器件上或通过光学器件可能施加多种类型的力，这些力会导致光学器件的光学性能的不希望的改变。塑料光学器件由于例如受到相应CRT加热的缘故而尤其易于热膨胀。因此，光学器件支承结构会使热膨胀的光学器件变形。另外，光学器件也会因安装过程中施加的力而变形，特别是当采用塑料光学器件时更是如此。由于这些光学器件中的一个或多个物理变化，透镜系统的焦距会随之变化。因此，由于这些类型的光学器件变形的散焦效应，显示在电视屏幕上的图象会变得模糊。当在透镜系统中使用更薄的光学器件时，这种类型的问题会变得更加尖锐并且更多。

由于至少这些原因，所以一直需要这样的透镜组件，其能够解决由热带来的影响和/或与装配相关的聚焦问题，同时例如可保持相对低的成本，以及降低与制造该透镜系统相关的复杂性。

发明内容

本发明总体上提供一种特别是用于投影电视中的透镜筒，它包括有管状光学器件支承结构，其内部具有纵向中心轴线和围绕着该纵向中心轴线延伸的第一环形支承表面。该第一环形支承表面接受具有外部圆周边缘的第一光学器件。第一环形支承表面包括至少一个弹性部件，它们被构造成用来接触外部圆周边缘，并且在第一光学器件的作用下相对于纵向中心轴线沿着径向向外的方向移动。该部件的柔性或弹性特性有助于防止光学器件在管状光学器件支承结构的其余部分上显著移动或施加力。该特征在透镜筒的装配期间以及在可能使光学器件热膨胀的受热环境下(例如在投影电视机机壳中使用该透镜筒期间)尤其有用。由弹性部件施加的力不足以使光学器件变形，但是足以使光学器件在光学器件支承结构内保持在静止(固定)状态。

第一环形支承表面优选设置在光学支承结构内部的凹槽内，并且第一光学器件的圆周边缘位于该凹槽中。虽然弹性部件可以是任意对所期望的功能有帮助的部件，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，但是，优选的结构是一种呈悬臂形式的柔性翼片部件。更具体地说，在第一光学器件周围等距离间隔的位置上使用四个悬臂式部件。这些部件被模制进光学器件支承结构的壁中。

弹性部件(例如在优选实施例中使用的柔性翼片部件)通过在将第一光学器件装配在管状光学器件支承结构中时沿着径向向外的方向被弹性偏压而在第一光学器件上施加预负载。也就是说，弹性部件沿着径向向外的方向移动，然后压靠在光学器件的圆周边缘上，以在光学器件上施加径向向内的力。当光学器件在使用过程中由于受到由CRT产生出的或其它热源的热量而膨胀时，通过弹性部件来接纳或调节光学器件的热膨胀，从而不会在光学器件支承结构的其余部分上产生显著应力。

在优选的实施例中，透镜系统包括四个光学器件，但是，也可以采用多种其它结构和不同数量的光学器件。在优选的组件中，如上所述，在包括有用来安装每个光学器件的一个或多个弹性部件的结构内至少安装有塑料光学器件。

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中所示的环绕部分8的放大视图。

具体实施方式

大体上参照图1和2，示出了根据本发明的优选实施例构成的透镜系统10，但是，应理解的是，在本发明的精神和范围内，也可以采用其它结构。该透镜系统10特别适合用于投影电视机中，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包括一个大体上为圆筒形的外部聚焦框架14。透镜组件包括在本领域中被称为平象物镜的“C”光学器件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定位在对中位置上。“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CRT 12和连接件17之间。这样，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由玻璃制成，并且向透镜系统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，其可以包括或可以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。为了便于这种调节，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中所示的位置上，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内的过盈配合(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所接纳，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，以使得它大于光学器件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和上述说明一样，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时，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。

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。三个凹槽或沟槽162、182、202设置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，这些形状可以变化成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。一旦如在针对光学器件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。如图8中所示，提供另一个用来在光学器件30上施加轴向校准力的柔性翼片部件120。在申请人于同日申请的专利申请No.09/855,974中，更完整地描述了上述特征的细节，因此，该申请的公开内容在这里被全部引用作为参考。

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 (13)

1.一种光学透镜筒，包括：

管状光学器件支承结构，其内部具有纵向中心轴线和围绕着该纵向中心轴线延伸并用来安装具有外部圆周边缘的第一光学器件的第一环形支承表面；

所述第一环形支承表面包括至少一个第一弹性部件，该弹性部件被构造成用来接触第一光学器件的外部圆周边缘，并在所述第一光学器件的作用下相对于纵向中心轴线沿着径向向外的方向移动，以有助于防止所述管状光学器件支承结构的其余部分出现显著运动。

2.如权利要求1所述的光学透镜筒，其特征在于，所述第一环形支承表面设置在所述光学器件支承结构的内部的凹槽内。

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内部还包括围绕着纵向中心轴线延伸并用来安装具有外部圆周边缘的第二光学器件的第二环形支承表面；

所述第二环形支承表面包括至少一个第二弹性部件，该弹性部件被构造成用来接触第二光学器件的外部圆周边缘并相对于纵向中心轴线沿着径向向外的方向移动，从而不会使所述管状光学器件支承结构的其余部分显著地移动。

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，它具有至少一个从所述第一环形支承表面中向内延伸的部分，并被构造成沿着轴向向外的方向被弹性偏压，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一悬臂部件。

6.如权利要求4所述的光学透镜筒，其特征在于，所述第一环形支承表面还包括：

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径向向外的方向被弹性偏压。

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所述的透镜电视透镜系统，其特征在于，还包括与所述光源连接的聚焦框架，其中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。

11.一种投影电视透镜组件，包括：

具有内表面的模制塑料管子；

多个安装在所述管子中的光学器件，所述光学器件中的至少第一个的圆周边缘设置在所述内表面附近；

多个间隔开的弹性部件，它们与所述管子的内表面成一整体，并且抵靠在所述第一光学器件的圆周边缘上，所述圆周边缘的其余部分与所述管子的内表面间隔开。

12.如权利要求11所述的投影电视透镜组件，其特征在于，所述弹性部件为悬臂翼片。

13.如权利要求11所述的投影电视透镜组件，其特征在于，所述悬臂翼片在所述第一光学器件周围等距离地间隔开。

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