CN111077630B - 镜头装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种镜头装置，包括镜筒、透镜、直线往复运动机构以及动力机。透镜设于镜筒。直线往复运动机构包括第一活动机件以及第二活动机件。第一活动机件耦接于镜筒。第二活动机件耦接于第一活动机件。动力机耦接于第二活动机件，可驱动第二活动机件旋转，进而带动第一活动机件，第一活动机件带动镜筒作直线往复运动；其中，第二活动机件旋转N圈时，带动第一活动机件旋转一圈，而N大于或等于10。

Description

镜头装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光学装置，尤其涉及一种镜头装置。

背景技术

随着现代视讯技术的进步，投影装置的型态、使用功能以及使用方式越来越多元，其中，在目前的发展中，投影装置的设计逐渐小型化，例如是微型投影机。此外，在目前的发展中，调整投影镜头的自动调焦系统必须利用PI控制器取得归零点，并回馈给控制板，再通过感测器感测影像画面与控制板的共同控制来回扫读取得画面适合观看的相对位置，进而控制马达带动镜头到合适位置。

然而，在上述的自动调焦系统中，PI控制器不只增加其成本，也相对增加控制板的复杂性。除此以外，微型投影机的自动调焦系统中，驱动组件与马达相当小，因此在无减速关系的情况下，常造成驱动组件带动镜头的扭力不足而产生卡死的现象。

发明内容

本发明提供了一种镜头装置，可有效降低控制电路板的复杂性，且减低镜筒在移动路径上的卡死机率。

本发明的一实施例提供一种镜头装置，包括镜筒、透镜、直线往复运动机构以及动力机。透镜设于镜筒。直线往复运动机构包括第一活动机件以及第二活动机件。第一活动机件耦接于镜筒。第二活动机件耦接于第一活动机件。动力机耦接于第二活动机件，可驱动第二活动机件旋转，进而带动第一活动机件，第一活动机件带动镜筒作直线往复运动；其中，第二活动机件旋转N圈时，带动第一活动机件旋转一圈，而N大于或等于10。藉由第二活动机件的转动以旋转第一活动机件而达到增加减速比值效果。因此，可不需配置PI控制器而有效降低投影机中控制电路板的复杂性。同时可藉由直线往复运动机构所增加的减速比值效果提升扭力而减低镜筒在移动路径上的卡死机率。

本发明的另一实施例提供一种镜头装置，包括马达、透镜、镜筒以及机件组。机件组包括从动件以及主动件。主动件连动于马达，从动件连动至主动件，受主动件连动作旋转。镜筒连动于从动件，受从动件连动作直线式往复运动。透镜设于镜筒中，其中，在一固定时间内，主动件旋转的圈数，为从动件旋转圈数的N倍，而N值大于或等于10。藉由主动件的转动以旋转从动件而达到增加减速比值效果。因此，可不需配置PI控制器而有效降低投影机中控制电路板的复杂性。同时可藉由直线往复运动机构所增加的减速比值效果提升扭力而减低镜筒在移动路径上的卡死机率。

基于上述，在本发明相关实施例的镜头装置中，动力机藉由第二活动机件转动第一活动机件，进而移动镜筒改变位置，并且可使镜筒产生往复式运动。此外，可藉由第二活动机件的转动以旋转第一活动机件而达到增加减速比值效果。因此，可不需配置PI控制器而有效降低投影机中控制电路板的复杂性。同时可藉由直线往复运动机构所增加的减速比值效果提升扭力而减低镜筒在移动路径上的卡死机率。

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为本发明一实施例的镜头装置的立体示意图。

图2为图1的镜头装置的爆炸图。

图3为本发明另一实施例的镜头装置的立体示意图。

图4为图3的镜头装置的俯视图。

具体实施方式

图1为本发明一实施例的镜头装置的立体示意图。图2为图1的镜头装置的爆炸图。请参考图1及图2。在本实施例中，镜头装置100包括一壳体105、一镜筒110、一弹性件120、一直线往复运动机构130以及一动力机140。镜头装置100适用于一般光学投影机或微型投影机等光学投影装置中，但本发明并不限于此。

壳体105为装载镜头装置100中镜筒110、弹性件120、直线往复运动机构130、动力机140以及各样组件的壳体。壳体105中具有一容置空间，且镜筒110以及弹性件120可在此容置空间中移动，直线往复运动机构130以及动力机140则可在此容置空间中转动。

镜筒110适于接收投影机中由数字微镜器件(Digital Micro-mirror Device,DMD)等光调制器(图中未显示)所发出的光束以投影出影像画面。镜筒110为装载多个光学透镜的壳体，且适于固定这些光学透镜的相对位置。在本实施例中，镜筒110适于在壳体105内的一第一位置及一第二位置之间往复式移动。具体而言，在本实施例中，镜筒110呈直线往复式运动，而第一位置及第二位置则分别为上述进行运动的直线起点与直线终点。

此外，在本实施例中，镜筒110包括一凸件112。在本实施例中，凸件112即镜筒110壳体的一部分。意即，在本实施例中，凸件112为由镜筒110的壳体表面突出而成硬质结构，其形状可以是棒状、片状、柱状或不规则形状，本发明并不限于此。但在其他实施例中，凸件112亦可以为额外配置于镜筒110的壳体表面的硬质结构，本发明亦不限于此。

弹性件120适于被压缩以及施予压缩弹性件120的物体一推力。在本实施例中，弹性件120为弹簧，其外型例如是锥状，但在其他实施例中也可以是柱状或其他形状，本发明并不限于此。此外，在一些实施例中，弹性件120可以为任一具有弹性且可压缩的物体，本发明亦不限于此。

直线往复运动机构130包括第一活动机件132与第二活动机件134。在本实施例中，第一活动机件132包括蜗轮，第二活动机件134则包括蜗杆。因此可藉由蜗杆的转动以旋转蜗轮，而达到增加减速比值效果。在本实施例中，所谓减速比值即是第一活动机件132与第二活动机件134的旋转圈数比值。举例而言，当第二活动机件134旋转N圈时，第一活动机件132旋转一圈，则直线往复运动机构130所产生的减速比值为N。在本实施例中，N值大于或等于10。然而，在其他实施例中，第一活动机件132及第二活动机件134可以是齿轮组或摩擦轮组，而减速比值则为两齿轮或两摩擦轮的旋转圈数比值。换句话说，第一活动机件132为从动件，第二活动机件134为主动件，且直线往复运动机构130为从动件与主动件的组合，可藉由主动件带动从动件以达到产生减速比值的效果。

动力机140适于提供动力以使对象旋转。在本实施例中，动力机140为步进马达。因此，可藉由控制步进马达的步数及上述减速关系而达到微量移动的效果。然而在其他实施例中，动力机140可以是同步马达、永磁同步马达或其他种类的动力机等马达，本发明并不限于此。

在本实施例中，镜筒110配置在壳体105中并且可在壳体105的容置空间中移动。具体而言，本实施例的壳体105包括两金属滑轨(图中未显示)以搭载上述的镜筒110，使镜筒110可在两金属滑轨上滑动而改变位置。弹性件120配置于壳体105与镜筒110之间，适于抵接壳体105的内壁以对镜筒110产生一推力。详细而言，在本实施例中，弹性件120配置在镜筒110的凸件112上，且弹性件120位于凸件112与壳体105之间。因此，当凸件112向壳体105施予一推力时，弹性件120适于被压缩，且当凸件112停止向壳体105施予所述推力时，弹性件120将抵接壳体105以对凸件112产生推力。

第一活动机件132耦接于镜筒110，第二活动机件134耦接于第一活动机件132，而动力机140驱动或连动第二活动机件134转动以旋转或连动第一活动机件132。详细而言，动力机140转动时，将带动旋转第二活动机件134，进而藉由第二活动机件134的转动而旋转第一活动机件132。在一实施例中，直接连接或间接连接均为耦接方式的一种。在一实施例中，直接连接/接触或间接连接均为连动的一种。

因此，当第一活动机件132转动时，将推动镜筒110的凸件112以移动镜筒110的位置。具体而言，在本实施例中，第一活动机件132包括一第一转动机件132_1以及一第二转动机件132_2，且第一转动机件132_1与第二转动机件132_2共轴联动。换句话说，第一转动机件132_1即为第一从动件，且第二转动机件132_2即为第二从动件。第一转动机件132_1耦接于第二活动机件134，第二转动机件132_2抵接镜筒110。意即，第一转动机件132_1即为蜗轮，第二活动机件134即为蜗杆，而第二转动机件132_2为偏心凸轮，其旋转轴为在非中心处。在第一转动机件132_1转动时，第二转动机件132_2同时转动。意即，第一转动机件132_1的中心处与第二转动机件132_2的非中心处共轴。

当凸件112因与第二转动机件132_2接触点的位置朝壳体105移动而被推动时，进而带动镜筒110由第一位置改变为第二位置。相对地，当凸件112因与第二转动机件132_2接触点的位置远离壳体105移动而减少施力时，进而带动镜筒110由第二位置改变为第一位置。换句话说，镜筒110的其中至少一部与从动件的一轴心的距离随从动件的转动而变化。因此，可让镜筒110产生往复式移动，进而不需配置PI控制器即可自动地或手动地调整焦距。如此一来，可有效降低投影机中控制电路板的复杂性。同时可藉由直线往复运动机构130所增加的减速比值效果提升扭力而减低镜筒110在移动路径上的卡死机率。

在操作时，可先将第一位置设定为起点位置。接着，可藉由影像感测装置(图中未显示)及控制电路板(图中未显示)寻找出当镜筒110移动完成全部行程(即镜筒110由第一位置移动至第二位置，再由第二位置移动至第一位置)，即第二转动机件132_2转动一圈时所得出的影像清晰位置，并且藉由上述所得出的最佳影像位置计算出步进马达所使用的步数。之后，控制电路板可将镜筒110移动归回第一位置而藉由上述步数控制步进马达进而移动镜筒110至影像清晰位置。

除此之外，在本实施例中，第一活动机件132可包括一固定机件132_3，例如是快速螺帽，用以固定第一活动机件132中的转轴，同时限制第一活动机件132的位置，使第一活动机件132增加结构稳定性。另外，在本实施例中，直线往复运动机构130可包括定位机件136，配置于第二活动机件134中，用以在动力机140转动时增加第二活动机件134的稳定性，同时减少轴向的间隙。

图3为本发明另一实施例的镜头装置的立体示意图。图4为图3的镜头装置的俯视图。请参考图3及图4。本实施例的镜头装置200类似于图1的镜头装置100，唯两者不同之处在于，在本实施例中，第二活动机件134A包括共轴的一第一子活动机件134_1以及一第二子活动机件134_2，而镜头装置200还包括与动力机140共轴的一第三活动机件138。换句话说，第一子活动机件134_1即为第一主动件，第二子活动机件134_2即为第二主动件，而第三活动机件138为第三主动件。第三活动机件138耦接于第一子活动机件134_1，第二子活动机件134_2耦接于第一活动机件132A。此外，镜头装置200的镜筒110A包括连杆114，连接于第一活动机件132A的非轴心处。

详细而言，直线往复运动机构130A的第一活动机件132A、第一子活动机件134_1、第二子活动机件134_2及第三活动机件138使用摩擦轮组，具有主动摩擦轮及从动摩擦轮。第二子活动机件134_2为摩擦轮且与第二活动机件134A共轴，而第三活动机件138为摩擦轮且与动力机140共轴。当动力机140转动时，将带动旋转第三活动机件138，进而藉由第三活动机件138的转动而旋转第二活动机件134A的第一子活动机件134_1。且当第一子活动机件134_1转动时，将带动旋转第二子活动机件134_2，进而藉由第二子活动机件134_2的转动而旋转第一活动机件132A。最后藉由第一活动机件132A的转动而带动连杆114以移动镜筒110A。

在操作时，可先将第一位置设定为起点位置。接着，可藉由影像感测装置及控制电路板寻找出当镜筒110A移动完成全部行程(即镜筒110A由第一位置移动至第二位置，再由第二位置移动至第一位置)，即第一活动机件132A转动一圈时所得出的影像清晰位置，并且藉由上述所得出的影像清晰位置计算出步进马达所使用的步数。之后，控制电路板可将镜筒110A移动归回第一位置而藉由上述步数控制步进马达进而移动镜筒110A至影像清晰位置。

因此，可让镜筒110A产生往复式移动，进而不需藉由PI控制器即可调整焦距。此外，值得一提的是，在本实施例中，第二子活动机件134_2的圆周长可小于第三活动机件138的圆周长，以藉由第二子活动机件134_2带动第一活动机件132A进一步增加减速比值效果。在本实施例中，减速比值即是第一活动机件132A与第一子活动机件134_1的旋转圈数比值。如此一来，可有效降低投影机中控制电路板的复杂性。同时可藉由直线往复运动机构130A所增加如同上述的减速比值效果提升扭力而减低镜筒110A在移动路径上的卡死机率。

综上所述，在本发明相关实施例的镜头装置中，动力机藉由第二活动机件转动第一活动机件，进而移动镜筒改变位置，并且可使镜筒产生往复式运动。此外，可藉由第二活动机件的转动以旋转第一活动机件而达到增加减速比值效果。因此，可不需配置PI控制器而有效降低投影机中控制电路板的复杂性。同时可藉由直线往复运动机构所增加的减速比值效果提升扭力而减低镜筒在移动路径上的卡死机率。

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方法及技术内容作出些许的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 (10)

1.一种镜头装置，其特征在于，包括：

一镜筒、一透镜、一直线往复运动机构以及一动力机；其中：

所述透镜设于所述镜筒中；

所述直线往复运动机构包括一第一活动机件以及一第二活动机件；其中：

所述第一活动机件具有偏心结构耦接于所述镜筒；

所述第二活动机件耦接于所述第一活动机件；以及

所述动力机耦接于所述第二活动机件，可驱动所述第二活动机件旋转，进而带动所述第一活动机件，所述第一活动机件带动所述镜筒作直线往复运动，其中，所述第二活动机件旋转N圈时，带动所述第一活动机件旋转一圈，而N大于或等于10；

其中所述镜头装置还包括一壳体以及一弹性件，所述弹性件适于被压缩且配置于所述壳体与所述镜筒的一凸件之间，所述弹性件和所述第一活动机件位于所述凸件的相对两侧。

2.如权利要求1所述的镜头装置，其特征在于，所述第一活动机件包括一第一转动机件以及一第二转动机件，所述第一转动机件的中心处与所述第二转动机件的非中心处共轴，所述第二转动机件抵接所述镜筒。

3.如权利要求1所述的镜头装置，其特征在于，所述镜头装置满足所述镜筒配置于所述壳体中，其中，当所述第一活动机件转动时，所述第一活动机件推动所述凸件以移动所述镜筒。

4.如权利要求1所述的镜头装置，其特征在于，所述第二活动机件包括共轴的一第一子活动机件以及一第二子活动机件，且所述镜头装置还包括与所述动力机共轴的一第三活动机件，所述第三活动机件耦接于所述第一子活动机件，所述第二子活动机件耦接于所述第一活动机件。

5.一种镜头装置，其特征在于，包括：

一马达、一机件组、一镜筒以及一透镜；其中：

所述机件组包括：

一主动件，连动于所述马达；及

一从动件，连动至所述主动件，受所述主动件连动作旋转；

所述镜筒连动于所述从动件的偏心结构，受所述从动件连动作直线式往复运动；以及

所述透镜设于所述镜筒中，其中，在一固定时间内，所述主动件旋转的圈数，为所述从动件旋转圈数的N倍，而N值大于或等于10；

其中所述镜头装置还包括一壳体以及一弹性件，所述弹性件适于被压缩且配置于所述壳体与所述镜筒的一凸件之间，所述弹性件和所述从动件位于所述凸件的相对两侧。

6.如权利要求5所述的镜头装置，其特征在于，所述从动件包括一第一从动件以及一第二从动件，所述第一从动件耦接于所述主动件，所述第二从动件抵接所述镜筒。

7.如权利要求6所述的镜头装置，其特征在于，所述镜头装置满足所述镜筒配置于所述壳体中，其中，当所述第二从动件转动时，所述第二从动件推动所述凸件以移动所述镜筒。

8.如权利要求5所述的镜头装置，其特征在于，所述主动件包括共轴的一第一主动件以及一第二主动件，且所述镜头装置还包括与所述马达共轴的一第三主动件，所述第三主动件耦接于所述第一主动件，所述第二主动件耦接于所述从动件。

9.如权利要求5所述的镜头装置，其特征在于，所述主动件受所述马达连动而旋转。

10.一种镜头装置制造方法，包括：

装配一透镜于一镜筒中；

装配所述镜筒于一壳体内；

装配一直线往复运动机构于所述壳体内；以及

装配一动力机于所述壳体内，其中，所述直线往复运动机构包括一第一活动机件和一第二活动机件，所述第一活动机件具有偏心结构耦接于所述镜筒，所述第二活动机件耦接于所述第一活动机件，所述动力机耦接于所述第二活动机件，可驱动所述第二活动机件旋转，进而可带动所述第一活动机件，所述第一活动机件可带动所述镜筒作直线往复运动，其中，所述第二活动机件旋转N圈时，可带动所述第一活动机件旋转一圈，而N大于或等于10；

其中所述镜头装置还包括一壳体以及一弹性件，所述弹性件适于被压缩且配置于所述壳体与所述镜筒的一凸件之间，所述弹性件和所述第一活动机件位于所述凸件的相对两侧。