透鏡移動機構和液晶投影儀的製作方法
2023-08-08 12:37:06
專利名稱：透鏡移動機構和液晶投影儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於保持和移動液晶投影儀鏡筒的透鏡移動機構，以及一種使用該透鏡移動機構的液晶投影儀。
背景技術：
圖1示出了一種常規液晶投影儀的結構例。該圖中，附圖標記1表示光源，其由一個燈泡如金屬滷化物燈泡構成，附圖標記2和3表示用於分離光線的分色鏡，附圖標記4和5表示反光鏡，附圖標記6、7和8表示液晶板，附圖標記9和10表示用於重新會聚光線的分色鏡，附圖標記11表示由一對液晶稜鏡12A和12B構成的光路調節機構，附圖標記13表示投影透鏡。全部這些部件都設置在投影儀殼體14中。
從光源1發出的光線由分色鏡2和3分成三原色的光線，即紅色(R)、藍色(B)和綠色(G)。由對應的液晶板6、7或8根據每個顏色成分的圖像信息對每個分離出的光線對其透射比進行調製。液晶板6、7和8分別位於相應的光路中。經調製的光線由分色鏡9和10重新會聚。
重新會聚的光線由光路調節機構11對其光路進行調節，然後放大並通過一個投影透鏡13投影到一個屏幕(未圖示)上。
在上述常規的液晶投影儀中，光路調節機構11設置在投影透鏡13的正前方。這種設置存在一個問題，即難以小型化，因為光路調節機構11需要在液晶投影儀中加長從各液晶板6、7和8到投影透鏡13之間的距離(例如圖1中液晶板6的距離m)。
還有另一個問題，即具有圖像信息的光線在傳導通過液晶板6、7和8之後經過構成光路調節機構11的液晶稜鏡12A和12B的多個玻璃板，然後通過投影透鏡13投影，從而將圖像放大並顯示在屏幕上。由於該多個玻璃板，增大了投影到屏幕上的圖像中的圖像失真和色差失真，從而不能進行高解析度圖像顯示。
為了解決不能小型化以及由於在投影圖像中圖像失真和色差失真的增大而引起的不能顯示高解析度圖像的問題，作為示例，在日本未審專利公開文獻No.H6-331953中公開了一種以這樣的方式構造的液晶投影儀，其設有一個鏡筒移動機構，它能夠在垂直於投影儀殼體的方向相對於投影儀殼體移動其中具有投影透鏡的鏡筒，從而取消光路調節機構，光路調節機構是導致難以小型化以及由於圖像失真和色差失真的增大而引起的難以進行高解析度顯示的因素。
通過以這種方式構造液晶投影儀，可實現小型化，並能夠完成投影圖像的轉移或擺動調節，而不會在投影圖像中產生圖像失真和色差失真。
發明內容
本發明的一個目的是進一步改進上述液晶投影儀的鏡筒移動機構，其中取消了光路調節機構；此外，本發明還要提供一種結構簡單的透鏡移動機構，它能夠平穩和精確地移動鏡筒，以及使用該透鏡移動機構的液晶投影儀。
為實現上述目的，本申請第一項發明提供了一種透鏡移動機構，包括一個用於保持鏡筒的透鏡保持元件，該鏡筒中設有一個用於投影具有圖像信息的光線的投影透鏡；一個透鏡保持元件導引裝置，其用於在至少一個垂直於所述光線的光軸的軸線方向上可移動地導引所述透鏡保持元件；一個固定支承元件，其用於支承所述透鏡保持元件導引裝置；和一個驅動裝置，其用於向鏡筒施加驅動力，其中所述透鏡保持元件導引裝置包括一個軌道元件，其設有一個沿其縱向延伸的滾動元件運行表面；一個可移動元件，其裝入所述軌道元件中從而可相對於所述軌道元件移動，並且設有一個與所述軌道元件的滾動元件運行表面相對應的滾動元件運行表面；以及多個滾動元件，它們安置於所述軌道元件的滾動元件運行表面與所述可移動元件的滾動元件運行表面之間。
由於透鏡保持元件導引裝置具有上述結構，即包括一個軌道元件，其設有一個沿其縱向延伸的滾動元件運行表面；一個可移動元件，其裝入所述軌道元件中從而可相對於所述軌道元件移動，並且設有一個與所述軌道元件的滾動元件運行表面相對應的滾動元件運行表面；以及多個滾動元件，它們安置於所述軌道元件的滾動元件運行表面與所述可移動元件的滾動元件運行表面之間，可移動元件相對於軌道元件的運動由於滾動元件而平穩，從而實現了投影透鏡的平穩運動。
本申請的第二項發明提供了前述的透鏡移動機構，其特徵在於還包括一個中間元件，其用於將所述透鏡保持元件與所述固定支承元件相互連接起來，其中所述透鏡保持元件導引裝置包括一個設置於所述固定支承元件與所述中間元件之間的第一導引裝置，和一個設置於所述中間元件與透鏡保持元件之間的第二導引裝置，所述第一導引裝置在第一預定方向導引所述中間元件，所述第二導引裝置在垂直於所述第一預定方向的第二預定方向導引所述透鏡保持元件，及所述第一導引裝置和所述第二導引裝置各自的軌道元件和各自的可移動元件相對於光軸方向設置在基本相同的位置上。
如上所述，由於所述第一導引裝置和所述第二導引裝置各自的軌道元件和各自的可移動元件相對於光軸方向設置在基本相同的位置上，透鏡移動機構可構造成在光軸方向具有減小的厚度，從而能夠小型化。
本申請的第三項發明提供了前述的透鏡移動機構，其特徵在於，所述透鏡保持元件導引裝置的軌道元件和可移動元件以這樣的方式設置，即它們的橫向基本上平行於光軸的方向。
由於所述透鏡保持元件導引裝置的軌道元件和可移動元件設置成使它們的橫向基本上平行於光軸的方向，提高了抵抗在垂直於光軸L的方向的轉矩的剛度，因而可以高剛度支承重鏡筒，從而能夠精確和平穩地移動鏡筒。
本申請的第四項發明提供了前述的透鏡移動機構，其特徵在於，在滾動元件與所述透鏡保持元件導引裝置的軌道元件和可移動元件的滾動元件運行表面之間設有過盈配合。
如上所述，通過在滾動元件與所述透鏡保持元件導引裝置的軌道元件和可移動元件的滾動元件運行表面之間設置過盈配合(負間隙)，提高了透鏡保持元件導引裝置的剛度，更精確和平穩地移動重鏡筒。
本申請的第五項發明提供了前述的透鏡移動機構，其特徵在於，所述軌道元件是一個由板元件製成的外部導軌，其在垂直於其縱向的截面中基本上形成為U形形狀，並在其橫向的兩個內側具有滾動元件運行表面；所述可移動元件是一個由板元件製成的內部導軌，其在垂直於其縱向的截面中基本上形成為U形形狀，並在其橫向的兩個外側具有滾動元件運行表面；所述透鏡移動機構還包括一個可旋轉地保持所述滾動元件的滾動元件保持器。
由於軌道元件和可移動元件是由板元件製成的外部導軌和內部導軌，軌道元件和可移動元件可以很容易地例如通過壓制鋼板而製成，且可將市場上廉價的球用作這些滾動元件。結果，可以相對較低的成本製成導引機構，從而實現成本降低。
本申請的第六項發明提供了前述的透鏡移動機構，其特徵在於，所述軌道元件是一個在其橫向的兩側設有滾動元件運行表面的軌道式導軌，所述可移動元件是一個設有環形循環通道的可移動塊，該環形循環通道包括與所述軌道式導軌的滾動元件運行表面相對應的滾動元件運行表面，及所述滾動元件被容納而對準在所述環形循環通道中，並且隨著所述可移動塊相對於所述軌道式導軌的運動而循環。
在軌道元件是一個在其橫向的兩側設有滾動元件運行表面的軌道式導軌，所述可移動元件是一個設有環形循環通道的可移動塊，該環形循環通道包括與所述軌道式導軌的滾動元件運行表面相對應的滾動元件運行表面，及所述滾動元件被容納而對準在所述環形循環通道中，並且隨著所述可移動塊相對於所述軌道式導軌的運動而循環這樣的結構中，可實現極其平穩的操作，即可移動塊可相對於軌道式導軌極其平穩地移動。此外，由於由軌道式導軌和可移動塊構成的透鏡保持元件導引裝置具有高剛度，可以剛性地支承鏡筒，並以更高的精度移動鏡筒。
本申請的第七項發明提供了一種液晶投影儀，其特徵在於包括一個如權利要求1至6中任一所述的透鏡移動機構；和一個其中設有液晶板的投影儀殼體，其中來自所述液晶板的帶有圖像信息的光線被引入由所述透鏡移動機構保持的投影透鏡中。
液晶投影儀包括前述的透鏡移動機構，從而實現了緊湊的液晶投影儀，而不會在投影圖像中產生圖像失真和色差失真。
圖1是一個視圖，表示常規液晶投影儀的結構例；圖2是一個視圖，表示使用根據本發明的透鏡移動機構的液晶投影儀的結構例；圖3是一個示意性透視圖，表示根據本發明的透鏡移動機構的鏡筒移動機構(第一實施例)的結構例；圖4是根據本發明的透鏡移動機構的鏡筒移動機構(第一實施例)的結構例；圖5是沿圖4中線A1-A1取的剖視圖；圖6是沿圖4中線B1-B1取的剖視圖；圖7(A)、7(B)是視圖，表示第一導引機構的結構，其中圖7(A)是其局部切開透視圖，圖7(B)是沿圖7(A)中的線C-C取的剖視圖；圖8是鏡筒移動機構的固定支承元件的主視圖；圖9是鏡筒移動機構的中間元件的主視圖；
圖10是鏡筒移動機構的透鏡保持元件的主視圖；圖11(A)、11(B)是視圖，表示第一導引機構的驅動機構的結構例，其中圖11(A)是其底視圖，圖11(B)是其主視圖；圖12是一個主視圖，表示根據本發明的透鏡移動機構的鏡筒移動機構(第二實施例)的結構例；圖13是沿圖12中線A2-A2取的剖視圖；圖14是沿圖12中線B2-B2取的剖視圖；圖15是第一導引機構的主要部分的局部切開透視圖；圖16是圖15中第一導引機構的局部切開側視圖；圖17是圖15中第一導引機構的局部切開主視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明的實施例進行描述。圖2是一個視圖，表示使用根據本發明的透鏡移動機構的液晶投影儀的第一實施例的結構例。
圖2中，用與圖1中相同的附圖標記表示相同或對應的部件。
液晶投影儀包括一個設置在容納投影透鏡13的鏡筒15外部的鏡筒移動機構16，用於相對於投影殼體14在水平方向(X軸方向)和垂直方向(Z軸方向)移動鏡筒15，該機構的結構將在下面描述。
在鏡筒15中，一個玻璃板17以覆蓋住鏡筒15的發射端的方式設置在投影透鏡13的發射側。
在鏡筒15外部設有一個玻璃板旋轉機構18，其可環繞一個在水平方向(X軸方向)延伸的第一旋轉軸線和一個在垂直方向(Z軸方向)延伸的第二旋轉軸線旋轉玻璃板17。
圖3至6是視圖，表示上述鏡筒移動機構16的結構例，其中圖3是其示意性透視圖，圖4是其主視圖，圖5是沿圖4中線A1-A1取的剖視圖，圖6是沿圖4中線B1-B1取的剖視圖。
鏡筒移動機構16包括一個用於保持鏡筒15的透鏡保持元件20，一個固定支承元件21，一個將透鏡保持元件20和固定支承元件21相互連接起來的中間元件，和一個在垂直方向(Z軸方向)和水平方向(X軸方向)移動透鏡保持元件20的透鏡保持元件導引機構。
鏡筒移動機構包括設置在固定支承元件21和中間元件22之間的第一導引機構23、23，以及設置在中間元件22與透鏡保持元件20之間的第二導引機構24、24。這兩個導引機構將在下面詳細描述。
圖7(A)、7(B)是視圖，表示其中一個第一導引機構23的結構，其中圖7(A)是其局部切開透視圖，圖7(B)是沿線C-C取的剖視圖。在圖7(A)、7(B)中，附圖標記23-1表示作為軌道元件的外部導軌，附圖標記23-2表示內部導軌，該內部導軌安裝在外部導軌23-1中並以這樣的方式與之結合，使內部導軌23-2可相對於外部導軌23-1滑動，附圖標記23-3表示作為在外部導軌23-1和內部導軌23-2之間滾動的滾動元件的球，附圖標記23-4表示作為球保持器的保持器，用於以預定的間隔將多個球對準和保持在外部導軌23-1和內部導軌23-2之間。
外部導軌23-1由板元件製成，在垂直於縱向的剖面內形成基本上U形形狀，並在兩個橫向內側設有沿縱向延伸的滾動元件運行表面23-1a。
外部導軌23-2由板元件製成，在垂直於縱向的剖面內形成基本上U形形狀，並在兩個橫向外側設有沿縱向延伸的滾動元件運行表面23-2a。
外部導軌23-1的滾動元件運行表面23-1a和內部導軌23-2的滾動元件運行表面23-2a一起配合，容納由保持器23-4可旋轉地保持著的多個球23-3。
另外，第二導引機構24具有與第一導引機構23相同的結構，也就是說，包括一個外部導軌24-1，一個內部導軌24-2，球24-3和一個保持器24-4。其圖示省略。
如圖5中所示，第一導引機構23、23的外部導軌23-1、23-1在水平方向(X軸方向)固定到固定支承元件21的兩個內側，內部導軌23-2、23-2在水平方向固定到中間元件22的兩端。
另外，如圖6中所示，第二導引機構24、24的外部導軌24-1、24-1在垂直方向(Z軸方向)固定到中間元件22、22的相應內側，內部導軌24-2、24-2在垂直方向固定到透鏡保持元件20的外側。
通過用下面將詳細描述的一個驅動機構相對於外部導軌23-1、23-1垂直移動第一導引機構23、23的內部導軌23-2、23-2，透鏡保持元件20被垂直移動，即鏡筒15被垂直移動。
通過用一個驅動機構(未圖示)相對於外部導軌24-1、24-1水平移動第一導引機構24、24的內部導軌24-2、24-2，透鏡保持元件20被水平移動，即鏡筒15被水平移動。
根據前述結構，其中透鏡保持元件導引機構包括由外部導軌23-1和內部導軌23-2構成的用於垂直導引透鏡保持元件20的第一導引機構23、23和由外部導軌24-1和內部導軌24-2構成的用於水平導引透鏡保持元件20的第二導引機構24、24，內部導軌23-2、23-2相對於第一導引機構23、23的外部導軌23-1、23-1的運動可由球23-3、23-3平穩地完成。相似地，內部導軌24-2、24-2相對於第一導引機構24、24的外部導軌24-1、24-1的運動可由球24-3、24-3平穩地完成。結果鏡筒15可以平穩地移動。
由於外部導軌23-1、24-1和內部導軌23-2、24-2可以很容易地例如通過壓制鋼板而製成，且可將市場上廉價的球用作這些球，因此可以相對較低的成本製成導引機構，從而實現成本降低。
另外，第一導引機構23、23和第二導引機構24、24的外部導軌23-1、23-1、24-1、24-1和內部導軌23-2、23-2、24-2、24-2分別相對於光軸L設置在基本相同的位置。
因此，鏡筒移動機構16可構造成在光軸L方向具有減小的厚度，從而實現小型化。
此外，第一導引機構23、23和第二導引機構24、24的外部導軌23-1、23-1、24-1、24-1和內部導軌23-2、23-2、24-2、24-2以這樣的方式設置，即它們的橫向基本上平行於光軸L的方向。
這種結構提高了抵抗在垂直於光軸L方向的轉矩的剛度。因而可以高剛度支承重鏡筒15，從而確保鏡筒15的精確和平穩的移動。
此外，在球23-3與第一導引機構23的外部導軌23-1和內部導軌23-2的滾動元件運行表面之間，以及在球24-3與第二導引機構24的外部導軌24-1和內部導軌24-2的滾動元件運行表面之間，設有過盈配合(負間隙)。
這種結構提高了第一導引機構23和第二導引機構24的剛度，從而確保重鏡筒15的精確和平穩的移動。
圖8是鏡筒移動機構16的固定支承元件21的主視圖。該圖中，固定支承元件21是一個設置於中心部分的板元件，其設有一個用於接收鏡筒15的通孔25，該通孔是一個在垂直方向(Z軸方向)具有更大直徑的加長孔。
通孔25在垂直方向(Z軸方向)的直徑比鏡筒1 5的直徑D1大2d1，在水平方向(X軸方向)的直徑比鏡筒15的直徑D1大2d2(d1＞d2)，因而允許鏡筒15帶有一個餘量地寬鬆裝配在孔25中。
圖9是鏡筒移動機構16的中間元件22的主視圖。該圖中，中間元件22是一個設置於中心部分的板元件，其設有一個用於接收鏡筒15的通孔26，該孔是一個在水平方向(X軸方向)具有更大直徑的加長孔。
孔26在水平方向(X軸方向)的直徑比鏡筒15的直徑D1大2d4，在垂直方向(Z軸方向)的直徑比鏡筒15的直徑D1大2d3(d4＞d3)，因而允許鏡筒15寬鬆裝配在孔25中。這裡，d2≥d4。
圖10是鏡筒移動機構16的透鏡保持元件20的主視圖。該圖中，透鏡保持元件20是一個設置於中心部分的板元件，其設有一個用於接收鏡筒15的圓形通孔27。該27的直徑等於鏡筒15的直徑，因而允許鏡筒15緊密配合在孔27中。
通過以上述方式設定固定支承元件21、中間元件22和透鏡保持元件20的通孔25、26和27的直徑，中間元件22可相對於固定支承元件21在垂直方向在範圍d1內移動，鏡筒15緊密配合在其通孔27中的透鏡保持元件20可在水平方向相對於中間元件22在範圍d4內移動。
結果，其中設有投影透鏡13的鏡筒15可在垂直方向在範圍d1內移動，在水平方向可在範圍d4內移動，從而可對投影圖像的投影位置進行轉移調節。
圖11(A)和11(B)是視圖，表示用於向第一導引機構23的內部導軌23-2施加驅動力的驅動機構的結構例，其中圖11(A)是其底視圖，圖11(B)是其主視圖(除一個電機和一個蝸杆以外)。
該驅動機構包括一個電機28，一個與電機28的旋轉軸相連的蝸杆29，一個與蝸杆29嚙合的蝸輪30，一個與蝸輪30連接的螺紋軸31，一個與螺紋軸31配合的螺母33，和一個連接螺母33和內部導軌23-2的連接元件32。
在具有上述結構的驅動機構中，電機28的旋轉(正轉或反轉)藉助於蝸杆29而旋轉蝸輪30和螺紋軸31。螺紋軸31的旋轉在垂直方向(Z軸方向)移動螺母33，又藉助於連接元件32在垂直方向(Z軸方向)移動與螺母33相連的內部導軌23-2。
此外，用於向第二導引機構24的內部導軌24-2施加力的未圖示的驅動機構具有與上述相似的結構。
在上述例子中，鏡筒15通過第一和第二導引機構23、24沿兩個軸移動，即在水平方向(X軸方向)和垂直方向(Z軸方向)移動。但鏡筒可構造成僅在其中一個方向(X軸方向或X軸方向)移動。
此外，在上述例子中，球23-3、24-3用作第一和第二導引機構23、24中的滾動元件。但應當理解，用於導引機構的滾動元件並不限於球，而是例如可以是圓柱形輥。
另外，在上述例子中，在第一和第二導引機構23、24中，外部導軌23-1、24-1是固定部件，內部導軌23-2、24-2是可移動部件。但應當理解，內部導軌23-2、24-2可以是固定部件，外部導軌23-1、24-1可以是可移動部件。
圖12至14表示根據本發明第二實施例，作為液晶投影儀主要部分的鏡筒移動機構的結構。附圖中，附圖標記56表示鏡筒移動機構。
本實施例的鏡筒移動機構56可用來安裝在圖2中所示的液晶投影儀上，以代替前述的鏡筒移動機構16。鏡筒移動機構56的結構與前述鏡筒移動機構16相似，不同之處在於下面描述的部件。由於與前述實施例中相同的部件用相同的附圖標記表示，關於這些部件的詳細描述將省略。
圖12是鏡筒移動機構56的主視圖，圖13是沿圖12中線A2-A2取的剖視圖，圖14是沿圖12中線B2-B2取的剖視圖。如圖中所示，鏡筒移動機構56設有一個透鏡保持元件導引機構，它可在垂直方向(Z軸方向)和水平方向(X軸方向)移動透鏡保持元件20。
該透鏡保持元件導引機構包括設置於固定支承元件21與中間元件22之間的第一導引機構63、63，設置於中間元件22與透鏡保持元件20之間的第二導引機構64、64。這兩個導引機構將在下面詳細描述。
圖15至17表示其中一個第一導引機構63的主要部分的結構，其中圖15是其局部切開透視圖，圖16是其局部切開側視圖，圖17是其局部切開主視圖。
如圖中所示，第一導引機構63包括一個作為軌道元件的軌道式導軌101，一個作為可移動元件的可移動塊102，該可移動塊102以可相對於軌道式導軌101滑動的方式裝配到軌道式導軌101上，作為多個滾動元件的球103，這些球103容納對準在形成於可移動塊102中的環形循環通道中。球103在負載作用下在軌道式導軌101與可移動塊102之間滾動。
在這種情況下，將兩個可移動塊102用作一個軌道式導軌101。
此外，可移動塊102設有一個保持器104，用於當從軌道式導軌101取出可移動塊102時防止球103從可移動塊102中脫出。
軌道式導軌101在垂直於縱向的截面中形成基本上矩形形狀，並在兩側橫向側設有沿縱向延伸的滾動元件運行表面101-1。
在這種情況下，在每個橫向側分別形成一個滾動元件運行表面101-1，即總共形成兩個。如果需要，可以改變滾動元件運行表面101-1的數量和布置。
在附圖中，附圖標記101-3表示用於將螺栓(未圖示)插入其中以固定軌道式導軌101的每個螺栓孔。螺栓孔101-3沿軌道式導軌101的縱向以預定間隔形成。
同時，可移動塊102以跨越軌道式導軌101設置的方式在垂直於移動方向的截面中形成基本上U形形狀。可移動塊102包括一個塊體121，一對在塊體121的移動方向固定在兩個端面上的端蓋122，以及通過螺杆130連接到端蓋122上的端部密封件123，用於密封可移動塊102與軌道式導軌101之間的間隙，使之與外部隔離。
如從圖17中看到的，塊體121分別包括一個具有安裝表面121-1的水平部件121-2，一對從水平部件121-2的兩端部向下延伸的壁121-3、121-3，以及形成在各臂121-3的內壁中的滾動元件運行表面121-5，所述滾動元件運行表面對應於軌道式導軌101的滾動元件運行表面101-1。
此外，每個臂121-3具有一個形成在其中的平行於滾動元件運行表面121-5延伸的滾動元件返回通道121-6。
圖15中同樣示出滾動元件運行表面121-5和滾動元件運行表面121-6。
此外，水平部件121-2設有攻螺紋的孔121-7，螺栓(未圖示)插入其中，以固定塊體121。
如圖15中所示，每個端蓋122設有一個形成於其中的用於球103的迴轉通道122-1。
當每個端蓋122通過螺栓129連接到塊體121的每一端上時，滾動元件運行表面121-5與塊體121中的滾動元件運行表面121-6通過迴轉通道122-1連接而使它們之間相通，從而形成環形循環通道。
如上所述，球103容納而對準在環形循環通道中，並隨軌道式導軌101相對於可移動塊102的運動而循環。
球在負載作用下在軌道式導軌101的滾動元件運行表面101-1與可移動塊102的滾動元件運行表面121-5之間滾動。
第二導引機構64也具有與第一導引機構63相似的結構，包括與軌道式導軌101和可移動塊102具有相同結構的一個軌道式導軌201和一個可移動塊202。關於第二導引機構64的詳細附圖和描述被省略。
如圖13中所示，第一導引機構63、63的軌道式導軌101在水平方向(X軸方向)固定到固定支承元件21的兩個內側，可移動塊102在水平方向固定到中間元件22的兩端。
另外，如圖14中所示，第二導引機構64、64的軌道式導軌201在垂直方向(Z軸方向)固定到中間元件22的兩個內側，可移動塊202在垂直方向固定到透鏡保持元件20的兩個外側。
本實施例中，來自驅動機構的驅動力不是施加到可移動塊101、102上，而是施加到透鏡保持元件20或中間元件22上。
通過在垂直方向上向中間元件施加驅動力，透鏡保持元件20在垂直方向移動，也就是說，鏡筒15在垂直方向移動。通過在水平方向上向透鏡保持元件20施加驅動力，透鏡保持元件20在水平方向移動，也就是說，鏡筒15在水平方向移動。
如上所述，透鏡保持元件導引機構包括設有軌道式導軌101和可移動塊102的第一導引機構63、63，用於在垂直方向導引透鏡保持元件20，以及設有軌道式導軌201和可移動塊202的第二導引機構64、64，用於在水平方向導引透鏡保持元件20，並構造成使球103隨可移動塊102、202相對於軌道式導軌101、201的運動而在環形循環通道中循環，從而使操作，即可移動塊102、202相對於軌道式導軌101、201的運動極其平穩。結果鏡筒15能夠更平穩地移動。
另外，由軌道式導軌101、201和可移動塊102、202構成的透鏡保持元件導引機構具有很高的剛度，確保鏡筒15的剛性支承和精確移動。
另外，在這種情況下，第一導引機構63、63和第二導引機構64、64的軌道式導軌101、201和可移動塊102、202基本上設置在相對於光軸L方向的相同位置。
因此，鏡筒移動機構56可構造成在光軸L方向具有減小的厚度，從而實現小型化。
另外，第一導引機構63、63和第二導引機構64、64的軌道式導軌101、201和可移動塊102、202以這樣的方式設置，使它們的橫向基本上平行於光軸L的方向。
這種結構提高了抵抗在垂直於光軸L的方向的轉矩的剛度。因而可以高剛度支承重鏡筒15，從而確保鏡筒15的精確和平穩的運動。
另外，在球103與第一導引機構63的軌道式導軌101和可移動塊102的滾動元件運行表面之間，以及在球與第二導引機構64的軌道式導軌201和可移動塊202的滾動元件運行表面之間，設有過盈配合(負間隙)。
這種結構提高了第一導引機構63和第二導引機構64的剛度，從而確保了重鏡筒15的更精確和平穩的運動。
此外，在上述例子中，在第一和第二導引機構63、64中，軌道式導軌101、201是固定部件，可移動塊102、202是可移動部件。但可移動塊102、202也可以是固定部件，軌道式導軌101、201可以是可移動部件。
發明效果如上所述，根據本發明可獲得下面的優良效果。
根據本申請的第一項發明，透鏡保持元件導引裝置包括一個軌道元件，其設有一個沿其縱向延伸的滾動元件運行表面；一個可移動元件，其裝入所述軌道元件中從而可相對於所述軌道元件移動，並且設有一個與所述軌道元件的滾動元件運行表面相對應的滾動元件運行表面；以及多個滾動元件，它們安置於所述軌道元件的滾動元件運行表面與所述可移動元件的滾動元件運行表面之間，從而提供一種結構簡單且尺寸減小的透鏡移動機構，能夠平穩地移動其中設有投影透鏡的鏡筒。
根據本申請的第二項發明，第一導引裝置和第二導引裝置的各軌道元件和各可移動元件相對於光軸方向設置在基本上相同的位置，從而減小了透鏡移動機構在光軸方向的厚度，因而提供了更緊湊的透鏡移動機構。
根據本申請的第三項發明，透鏡保持元件導引裝置的軌道元件和可移動元件以這樣的方式設置，即它們的橫向基本上平行於光軸的方向，從而提高了抵抗在垂直於光軸L的方向的轉矩的剛度，因而透鏡移動機構能夠以高剛度支承重鏡筒，並實現了鏡筒的精確和平穩的運動。
根據本申請的第四項發明，通過在滾動元件與所述透鏡保持元件導引裝置的軌道元件和可移動元件的滾動元件運行表面之間設置一個過盈配合，使透鏡移動機構能夠以更大的高精度平穩地移動重鏡筒。
根據本申請的第五項發明，軌道元件和可移動元件是由板元件製成的外部導軌和內部導軌。因此，由於軌道元件和可移動元件可以很容易地例如通過壓制鋼板而製成，且可將市場上廉價的球用作這些滾動元件，可以相對較低的成本製造該機構，從而實現成本降低。
根據本申請的第六項發明，軌道元件是一個在其橫向的兩側設有滾動元件運行表面的軌道式導軌，可移動元件是一個設有環形循環通道的可移動塊，該環形循環通道包括與所述軌道式導軌的滾動元件運行表面相對應的滾動元件運行表面，滾動元件容納而對準在所述環形循環通道中，並且隨著所述可移動塊相對於所述軌道式導軌的運動而循環。通過這種結構，可實現極其平穩的操作，即可移動塊可相對於軌道式導軌極其平穩地移動。因此透鏡移動機構能夠實現鏡筒的平穩移動。
另外，由軌道式導軌和可移動塊構成的透鏡保持元件導引裝置具有高剛度，從而可以剛性地支承鏡筒，並以更高的精度移動鏡筒。
根據本申請的第七項發明，一種液晶投影儀包括一個如權利要求1至6中任一所述的透鏡移動機構，從而提供了一個緊湊的液晶投影儀，而不會在投影圖像中產生圖像失真和色差失真。
權利要求
1.一種透鏡移動機構，包括一個用於保持鏡筒的透鏡保持元件，該鏡筒中設有一個用於投影具有圖像信息的光線的投影透鏡；一個透鏡保持元件導引裝置，其用於在至少一個垂直於所述光線的光軸的軸線方向上可移動地導引所述透鏡保持元件；一個固定支承元件，其用於支承所述透鏡保持元件導引裝置；和一個驅動裝置，其用於向鏡筒施加驅動力，其中所述透鏡保持元件導引裝置包括一個軌道元件，其設有一個沿其縱向延伸的滾動元件運行表面；一個可移動元件，其裝入所述軌道元件中從而可相對於所述軌道元件移動，並且設有一個與所述軌道元件的滾動元件運行表面相對應的滾動元件運行表面；以及多個滾動元件，它們安置於所述軌道元件的滾動元件運行表面與所述可移動元件的滾動元件運行表面之間。
2.如權利要求1中所述的透鏡移動機構，還包括一個中間元件，其用於將所述透鏡保持元件與所述固定支承元件相互連接起來，其中所述透鏡保持元件導引裝置包括一個設置於所述固定支承元件與所述中間元件之間的第一導引裝置，和一個設置於所述中間元件與透鏡保持元件之間的第二導引裝置，所述第一導引裝置在第一預定方向導引所述中間元件，所述第二導引裝置在垂直於所述第一預定方向的第二預定方向導引所述透鏡保持元件，及所述第一導引裝置和所述第二導引裝置各自的軌道元件和各自的可移動元件相對於光軸方向設置在基本相同的位置上。
3.如權利要求1或2所述的透鏡移動機構，其特徵在於，所述透鏡保持元件導引裝置的軌道元件和可移動元件以這樣的方式設置，即它們的橫向基本上平行於光軸的方向。
4.如權利要求1、2或3所述的透鏡移動機構，其特徵在於，在滾動元件與所述透鏡保持元件導引裝置的軌道元件和可移動元件的滾動元件運行表面之間設有過盈配合。
5.如權利要求1至4中任一所述的透鏡移動機構，其特徵在於，所述軌道元件是一個由板元件製成的外部導軌，其在垂直於其縱向的截面中基本上形成為U形形狀，並在其橫向的兩個內側具有滾動元件運行表面；所述可移動元件是一個由板元件製成的內部導軌，其在垂直於其縱向的截面中基本上形成為U形形狀，並在其橫向的兩個外側具有滾動元件運行表面；所述透鏡移動機構還包括一個可旋轉地保持所述滾動元件的滾動元件保持器。
6.如權利要求1至4中任一所述的透鏡移動機構，其特徵在於，所述軌道元件是一個在其橫向的兩側設有滾動元件運行表面的軌道式導軌，所述可移動元件是一個設有環形循環通道的可移動塊，該環形循環通道包括與所述軌道式導軌的滾動元件運行表面相對應的滾動元件運行表面，及所述滾動元件被容納而對準在所述環形循環通道中，並且隨著所述可移動塊相對於所述軌道式導軌的運動而循環。
7.一種液晶投影儀，包括一個如權利要求1至6中任一所述的透鏡移動機構；和一個其中設有液晶板的投影儀殼體，其中來自所述液晶板的帶有圖像信息的光線被引入由所述透鏡移動機構保持的投影透鏡中。
全文摘要
本發明的目的是對液晶投影儀鏡筒移動機構作進一步改進，並提供一種能夠平穩和精確移動鏡筒的結構簡單的透鏡移動機構以及一種使用該透鏡移動機構的液晶投影儀。本發明提供了一種用於在Z軸和X軸方向移動透鏡保持元件(20)的透鏡移動機構，其保持著一個鏡筒(15)，該鏡筒(15)設有一個用於投影具有圖像信息的光線的投影透鏡。該透鏡移動機構包括第一和第二導引機構(23、23，24、24)，每個導引機構分別包含一個軌道元件、一個可移動元件以及設置於軌道元件的滾動元件運行表面與可移動元件的滾動元件運行表面之間的多個滾動元件，從而由第一和第二導引機構在Z軸和X軸方向導引鏡筒(15)。
文檔編號G02B7/02GK1487324SQ0312784
公開日2004年4月7日 申請日期2003年8月12日 優先權日2002年8月12日
發明者木場弘樹, 竹原進, 星出薰, 小內實, 衛藤健太郎, 太郎 申請人:三洋電機株式會社, Thk株式會社