CN101840134A - 一种应用于摄影装置的切换机构 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种应用于摄影装置的切换机构，包括一控制单元；一驱动装置，连结于控制单元，且受其控制而动作；一第一齿轮组，连接驱动装置；一第二齿轮，连接第一齿轮组，且其中心具有一包含轴孔的转轴，而该轴孔上设有螺纹；一芯轴，第二齿轮经由轴孔套设于上，芯轴的轴向表面具有外螺纹以对应轴孔的螺纹，第二齿轮藉此可在芯轴上相对移动；以及一平移机构，垂直于芯轴，该平移机构上设有一齿条，可与第二齿轮啮合，经由齿条带动该平移机构，在芯轴的垂直向平移，使其得以与第二齿轮进行部分啮合及部分分离的运动行为。

Description

一种应用于摄影装置的切换机构

技术领域

本发明涉及一种应用于摄影装置的切换机构，特别是涉及一种利用简单的机构、在低噪音、低磨耗、且不需有复杂的控制及反馈等单元条件下，达成摄影装置的滤光片的切换机构。

背景技术

一般的摄影装置无论是使用电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)或者是互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)的感测元件，为求在白天与黑夜的影像撷取状态维持较佳的状态，需要在黑夜与白天的两段使用状态下做切换滤光片的动作，以期在白天维持较高的影像真实性，在夜晚一样能清楚地运作。因此，这是一个普遍搭配摄影装置上的一种具有切换滤光片功能的结构。

达成上述切换滤光片的切换机构，方式甚多，但以控制方法区分，大致可分成下面两类：

A.封闭性回路控制法：此为最基本泛用的机构自动切换装置，在切换的起点与终点，设置可回馈信号的侦测感应器，无论是机构式、电子式或光学式的切换装置，感应器都会回传电子式的信号给控制芯片，通过控制芯片对驱动装置(一般为马达)的控制，以达成所需要的动作目的。马达带动机构后，被控制的机构到达一定的位置或条件，即反馈信号到达控制单元，以调整马达控制的状态。这样的控制方式能掌握动装置的状态，是一种稳定的方法；但缺点是成本较为昂贵，设计上空间不易减小。

B.开放性回路控制法：这样的控制方法仅是单向的藉由马达驱动机构，由输入单元进行主动控制，并无法得知被控制装置的状态；这样的装置简单、廉价，无需特别的控制器及回馈机构，当然，相对地，这样的机构经常遭遇到的问题是，在没有位置侦测装置(如：开关、感应器)的前提下，当从动装置受到阻碍时，若无法断开致动装置(如：马达)与被动装置的间的运动关系，最终将导致运动链当中的装置受损，可能是马达或是传动机构(马达的机会是最高)。所以，为了避免这样的情况，断开与结合的机制必然存在于这样的控制机构中，应用摩擦力拘束控制的方式经常被使用，也因此噪音自然伴随产生。此方法的优点是，可以用较小、较简单的机构达成动作目标，成本也相对低廉；但，有先天上无法克服的控制缺点，就是无法掌握被控制物的状态以及噪音问题。

由此可见，上述现有的应用于摄影装置的切换机构在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的一种应用于摄影装置的切换机构，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的应用于摄影装置的切换机构存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的应用于摄影装置的切换机构，能够改进一般现有的应用于摄影装置的切换机构，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

长期以来对于开放性回路控制机构一直存在稳定性及噪音上的困扰，因此，若能够从设计的角度维持住开放性回路控制的优点，同时解决掉衍生的缺点，将对产品的品质及竞争力提升有很大帮助。本发明的构想主要是希望藉由一能作旋转及平移的齿轮机构以及一平移机构在垂直方向的空间设计，通过平移机构上具有的齿条能够与旋转及平移的齿轮机构相互啮合，带动该平移机构移动，制造出一组低噪音、高稳定性的开放性回路控制机构，并可以很方便地在各系统上运用。

本发明的第一目的在于提供一种应用于摄影装置的切换机构，以利用简单的机构、在低噪音、低磨耗、且不需有复杂的控制及反馈等单元条件，以及在节省空间及成本的考量下，设计出一个没有反馈信号的动作装置，以达成在特定区间里具有“来回往复运动”的行为，完成摄影装置的自动切换功能。

本发明的第二目的在于提供一种应用于摄影装置的切换机构，其中所运用的各元件，设计容易且应用性高，经由一普遍且常用的机构设计，完成机构元件之间的脱离与啮合动作，达到摄影装置上切换机构的位置调整的设计目的，并且有效解决习知技术中，因元件间的摩擦行为而产生的震动、噪音及耗损等问题。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种应用于摄影装置的切换机构，其包括：一控制单元；一驱动装置，该驱动装置连结于该控制单元，且受该控制单元的控制而动作；一第一齿轮组，连接于该驱动装置；一第二齿轮，连接于该第一齿轮组，且该第二齿轮中心固设一转轴，该转轴包含的一轴孔，具有多条螺纹；一芯轴，经由该第二齿轮的该轴孔，使该第二齿轮套设于该芯轴，且该芯轴的轴向表面，具有多条外螺纹，对应于该轴孔的该螺纹，该第二齿轮藉此可在该芯轴上相对移动；以及一平移机构，垂直于该芯轴，该平移机构上设有一齿条，以供与该第二齿轮啮合；其中，控制单元控制驱动装置动作后，驱动装置驱动第一齿轮组，第一齿轮组利用螺旋纹带动第二齿轮转动，并经由第二齿轮转轴轴孔螺纹与芯轴表面的外螺纹相互配对，带动第二齿轮在芯轴上产生相对的线性位移，当第二齿轮移动至芯轴的第一特定位置时，会与平移机构的的齿条相互啮合，齿条藉此带动平移机构，在芯轴的垂直向移动，第二齿轮持续移动至芯轴的第二特定位置时，第二齿轮与平移机构的齿条脱离，平移机构因而停止移动。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的切换机构，其中所述的平移机构连接至一滤光片与一玻璃片，当该齿条带动该平移机构时，该滤光片与该玻璃片亦同样产生位移，藉此调整该滤光片及该玻璃片至一特定位置。

前述的切换机构，其中所述的滤光片或该玻璃片前方设置一透镜，该滤光片或该玻璃片的后方设置一影像撷取装置及一印刷线路板。

前述的切换机构，其中所述的影像撷取装置包括一CCD感光元件。

前述的切换机构，其中所述的影像撷取装置是一CMOS感光元件。

前述的切换机构，其中所述的驱动装置是一马达。

前述的切换机构，其中所述的平移机构的该齿条的齿牙上下边缘呈圆弧状。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种应用于摄影装置的切换机构至少具有下列优点及有益效果：

一、本发明的应用于摄影装置的切换机构，利用简单的机构、在低噪音、低磨耗、且不需有复杂的控制及反馈等单元条件，达成在特定区间里具有“来回往复运动”的行为，完成摄影装置的自动切换功能。

二、本发明的应用于摄影装置的切换机构，其中所运用的各元件，设计容易且应用性高，经由一普遍且常用的机构设计，完成机构元件之间的脱离与啮合动作，达到摄影装置上切换机构的位置调整的设计目的，并且有效解决习知技术中，因元件间的摩擦行为而产生的震动、噪音及耗损等问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一种应用于摄影装置的切换机构的运动原理图。

图2A、图2B是本发明的一种应用于摄影装置的切换机构的一较佳实施例的正视及仰视系统架构示意图。

图3A、图3B、图4A、图4B、图5A及图5B是本发明该较佳实施例的部份元件结构动作过程的正视及仰视示意图。

110：控制线路板         112：影像撷取装置

115：控制单元           120：驱动马达

130：第一齿轮组         140：第二齿轮

145：转轴               150：芯轴

160：平移机构           165：齿条

170：玻璃片             180：滤光片

190：透镜

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种应用于摄影装置的切换机构其具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。

在详述本发明内容前，先行简述本发明的基本原理。请参阅图1本发明的运动原理图，如图所示，其中，水平实线表示主动件与从动件确定的连结关系，水平虚线表示主动件与从动件不确定的连结关系，垂直点划线表示直线运动方向上的相对位置关系，欲达成在特定的区间里具有“来回往复运动”行为的机构设计目标，则要能驱动一机构在A到B这段路径来回做往复运动。若能有产生这样动作的机构，将能运用此一机构搭载物品做往复来回的运动，或直接将它作为一切换机构。若以同样的符号去表示主动件(马达)的运动行为，S代表开始输入能量，E代表结束输入能量，整个过程只通过作用时间来控制。

以本发明在不用反馈控制元件的前提之下，从动件可能达成往复运动的设计方法中，其背后的设计准则可分为三大类：

◎第一类：从动件在所有过程中时时与主动件保持可以随时脱离的连结，即图中以虚线表示，不管是运用弹力或摩擦力，只要给予从动件一定的拘束，从动件就会被限制在特定的位置；因此，以此方法就能在特定的A、B位置给予拘束而达成目的。

◎第二类：从动件在所有过程中时时与主动件保持连结，而在特定的位置中主动件与从动件是完全拘束的运动行为，如图中实线所示，从动件能做可靠的运动，如此一来，在特定的A、B区间内能让主动件与从动件作完全拘束的运动，提高机构设计的可靠度。

◎第三类：是在控制上更准确的一类，主动件在所有过程中只有需要驱动从动件的情况下，才会做连结动作，如此的设计将可免去不确定连结所可能造成的问题。这一类是最理想的一种方式，结合了第一类及第二类的优点，此亦为本创作的构想概念。

以上三类在机构运动上以第一类所产生的问题最多，因为主动件与从动件之间一直维持在不稳定的运动关系，所以必然有受阻跳脱、摩擦噪音及摩擦耗损等问题，这些问题也将影响整个机构寿命的缩短。

为完成在不用反馈控制元件的前提之下，产生达成在特定的区间里具有“来回往复运动”行为的机构设计目标与功效，发明人利用一第一齿轮组、一第二齿轮及该第二齿轮的芯轴作为主动元件，而以一具齿条的平移机构为从动件，通过彼此在垂直方向的空间安排设计以及齿条和第二齿轮的啮合与脱离的接触，完成本发明的设定目标。为了能更清楚地描述本发明所提出的构想，兹以本发明的一较佳实施例配合图示，将实施方式予以详细说明。

请参阅图2A及图2B，是本发明的一种应用于摄影装置的切换机构的较佳实施例的系统架构正视与仰视示意图。本发明的一种应用于摄影装置的切换机构包括：一印刷线路板110；一影像撷取装置112及一控制单元115装设于该印刷线路板110上；一驱动马达120连结于控制单元115，且受控制单元110的控制而动作；一第一齿轮组130，连接于驱动装置120，由驱动马达120所驱动旋转；一第二齿轮140，连接于第一齿轮组130，且该第二齿轮140中心固设一转轴145，转轴145具有的轴孔表面有多条螺纹(图未示)；一芯轴150，经由第二齿轮140的转轴145的轴孔，使第二齿轮140套设于该芯轴150，而芯轴150的轴向表面，具有多条外螺纹(图未示)，对应于转轴145轴孔的螺纹，使第二齿轮140藉此可在芯轴150上相对移动；以及一平移机构160，与该芯轴150相互垂直，平移机构上160设有一齿条165，以供与第二齿轮140啮合；平移机构160尚连接至一玻璃片170与一滤光片180；滤光片180前方更设置有一透镜190。

当控制单元115控制驱动马达120动作后，驱动马达120驱动第一齿轮组130旋转，第一齿轮组130利用螺旋纹带动第二齿轮140转动，并经由第二齿轮140的转轴145轴孔螺纹与芯轴150表面的外螺纹相互配对，带动第二齿轮140在芯轴150上产生相对的线性位移，经由空间的设计安排，当第二齿轮140移动至芯轴150的第一特定位置时，会与平移机构160的齿条165接触并产生相互啮合动作，因而带动齿条165在芯轴150的垂直向线性移动，齿条165藉此带动平移机构160移动，第二齿轮140持续移动至芯轴150的第二特定位置时，第二齿轮140与平移机构160的齿条165发生脱离，齿条165停止移动，平移机构160亦随之停止移动。

该平移机构160因连接至一滤光片180与一玻璃片170，因此，当齿条165带动平移机构160移动时，滤光片180与玻璃片170亦同样产生线性位移，藉此调整该滤光片180及该玻璃片170至一特定位置。而印刷线路板110连接影像撷取装置112可选择为一CCD感光元件或为一CMOS感光元件。

为更详加说明驱动马达、第一齿轮组、第二齿轮及芯轴等主动元件如何驱使被动件平移机构产生线性位移，请参阅图3A、图3B、图4A、图4B、图5A及图5B，本发明的一种应用于摄影装置的切换机构的较佳实施例动作时的正视及上视示意图，以说明各阶段动作情形。

首先，如图3A与图3B所示，当驱动马达120受到控制单元115的电压输入启动后，初动作时，第一齿轮组130受驱动马达120带动而产生转动，第二旋转平移齿轮140因连接于第一齿轮组130，因此受到第一齿轮组130的螺旋纹带动而随之转动，第二齿轮140中心固设的转轴145亦跟着转动，该第二齿轮140经由芯轴145的轴孔套设于芯轴150上，而第二齿轮140的转轴145轴孔具有的螺纹与芯轴150表面的外螺纹相互对应，经由螺纹的配对动作，可带动第二齿轮140在芯轴150上产生相对的线性位移。此时，平移机构160上的齿条165与第二齿轮140并未啮合，因此齿条165尚未在芯轴150产生垂直向移动，所以平移机构160也未受带动。

继而，如图4A及图4B所示，当第二齿轮140持续受到第一齿轮组130带动，在加上芯轴150表面螺纹持续与第二齿轮140的转轴145轴孔的螺纹配对动作，使第二齿轮140在对芯轴150上的线性位移持续进行，达到芯轴150上一第一特定位置时，第二齿轮140从而与使平移机构160的齿条165发生接触，进而使齿条165与第二齿轮140产生啮合状态。藉由此齿条165与第二齿轮140啮合动作之故，带动齿条165在芯轴150的垂直向产生线性移动，进而使齿条165所在的平移机构160亦随之产生线性平移的动作。

最后，如图5A及图5B所示，驱动马达120持续动作，第一减速齿轮组130继续受到驱动马达130的带动旋转，而第二齿轮140也持续受到第一齿轮组130带动旋转，并在芯轴150的轴向上继续线性平移，而平移机构160的齿条165亦持续受到第二齿轮140的带动，继续于芯轴150的垂直向平移，直到第二齿轮140抵达芯轴150上的一第二特定位置，齿条165在此时将会与第二齿轮140的啮合状态进行到终点位置，从这个时点开始，第二齿轮140与齿条165自啮合状态进入分离状态，最后终将与第二齿轮140完全脱离，齿条165此时的平移动作停止，从而进入静止状态，平移机构160亦随之完成位置平移。

由此可知，发明人利用控制第二齿轮140与平移机构160的齿条165的相对位置，即可设计出一段被主动元件控制拘束的直线位移运动；而当主动元件，也就是驱动马达120受控制单元115控制，执行一反向运动时，则所有运动行为相反操作，如此即达成一组开放性回路的往复运动机构设计，达成本发明设定的目标。

为了让啮合动作可以更加顺利完成，齿条165可通过在齿牙上下边缘设计圆角的方式，以增加啮合时的顺畅度。使第二齿轮140与齿条165的啮合及分离的动作行为更加顺利，进而减少齿条165与第二齿轮140啮合与分离时的产生的噪音、震动及耗损等，增加啮合时的顺畅度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种应用于摄影装置的切换机构，其特征在于其包括：

一控制单元；

一驱动装置，该驱动装置连结于该控制单元，且受该控制单元的控制而动作；

一第一齿轮组，连接于该驱动装置；

一第二齿轮，连接于该第一齿轮组，且该第二齿轮中心固设一转轴，该转轴包含的一轴孔，具有多条螺纹；

一芯轴，经由该第二齿轮的该轴孔，使该第二齿轮套设于该芯轴，且该芯轴的轴向表面，具有多条外螺纹，对应于该轴孔的该螺纹，该第二齿轮藉此可在该芯轴上相对移动；以及

一平移机构，垂直于该芯轴，该平移机构上设有一齿条，以供与该第二齿轮啮合；

其中，控制单元控制驱动装置动作后，驱动装置驱动第一齿轮组，第一齿轮组利用其上的多条螺旋纹带动第二齿轮转动，并经由第二齿轮转轴轴孔螺纹与芯轴表面的外螺纹相互配对，带动第二齿轮在芯轴上产生相对的线性位移，当第二齿轮移动至芯轴的第一特定位置时，会与平移机构的的齿条相互啮合，齿条藉此带动平移机构，在芯轴的垂直向移动，第二齿轮持续移动至芯轴的第二特定位置时，第二齿轮与平移机构的齿条脱离，平移机构因而停止移动。

2.根据权利要求1所述的一种应用于摄影装置的切换机构，其特征在于其中所述的平移机构连接至一滤光片与一玻璃片，当该齿条带动该平移机构时，该滤光片与该玻璃片亦同样产生位移，藉此调整该滤光片及该玻璃片至一特定位置。

3.根据权利要求2所述的一种应用于摄影装置的切换机构，其特征在于其中所述的滤光片或该玻璃片前方设置一透镜，该滤光片或该玻璃片的后方设置一影像撷取装置及一印刷线路板。

4.根据权利要求3所述的一种应用于摄影装置的切换机构，其特征在于其中所述的影像撷取装置包括一CCD感光元件。

5.根据权利要求3所述的一种应用于摄影装置的切换机构，其特征在于其中所述的影像撷取装置是一CMOS感光元件。

6.根据权利要求1所述的一种应用于摄影装置的切换机构，其特征在于其中所述的驱动装置是一马达。

7.根据权利要求1所述的一种应用于摄影装置的切换机构，其特征在于其中所述的平移机构的该齿条的齿牙上下边缘呈圆弧状。

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