CN214122671U - 自动调焦装置和投影设备 - Google Patents

Abstract

一种自动调焦装置和投影设备，自动调焦装置包括驱动件、配合件和测量组件，所述配合件用于与待调焦件配合连接，所述测量组件用于获取所述配合件的运动状态，所述配合件的运动状态用于确定所述待调焦件的当前位置，所述驱动件用于驱动所述配合件运动，以使所述配合件带动所述待调焦件自当前位置伸缩运动至对焦清晰的位置。通过测量组件获取配合件的运动状态，以确定待调焦件的当前位置，驱动件能够准确地驱动配合件旋转，使配合件带动待调焦件自当前位置运动至对焦清晰的位置，从而实现自动对焦。该过程中无需驱动件对配合件进行起点标定和正向驱动的多余动作，较大程度地缩短了自动对焦的时间。

Description

自动调焦装置和投影设备

技术领域

本实用新型属于投影技术领域，尤其涉及一种自动调焦装置和具有该自动调焦装置的投影设备。

背景技术

投影行业中自动对焦一直是一个热门的研究课题。如今自动对焦已经基本运用到当下大部分的智能投影产品当中。

现有的自动对焦结构大多是通过开环的步进电机控制来实现对焦的传动。这样开环的位置控制很容易因为传动齿轮和马达自身的质量的影响而对焦不清。用户只能通过重新标定对焦马达传动位置来重新达到清晰的自动对焦效果。

除了开环的步进电机传动，市面上也有能够做到精准位置闭环控制的伺服电机。但是通常伺服电机普遍来说有着造价高、体积大等缺点。总而言之目前的投影光机对焦马达系统里还没有能够做到实时位置反馈的功能。

现有的微投光机应用里，驱动模组往往是通过齿轮、待调焦件(镜筒等)和调焦套筒之间的配合达到光机镜头伸缩的运动，从而达到光学聚焦的效果。目前的马达模组是采用光耦的感应技术来判定齿轮的转动角度，进而判断光机镜头的当前位置。但是只有两个光耦所在点的位置才能有位置数据的读取，在旋转的过程中待调焦件传动和齿轮转动的位置信息并没有能见度。再加上由于减速箱和马达自身的齿轮传动设计，普遍来说步进电机在回转过程中都会产生空回现象。一旦马达旋转空回或者齿轮传动配合滑齿，控制马达的微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)发出的马达驱动信号就不能精确的控制马达回转方向的对焦位置。

由于在旋转的过程中待调焦件传动和齿轮转动的位置信息并没有能见度，因此为了避免马达旋转空回或者齿轮传动配合滑齿造成对焦位置的偏差，现有的自动对焦技术是完全将齿轮退回到起点光耦的位置，再正向推动马达和齿轮转动到对焦清晰的待调焦件位置，这样会导致自动对焦的时间过长。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自动调焦装置和投影设备，能够实时获取配合件和待调焦件的当前位置，并带动待调焦件自当前位置运动至对焦清晰的位置，无需进行起点标定，以缩短自动对焦时间。

为实现本实用新型的目的，本实用新型提供了如下的技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种自动调焦装置，自动调焦装置包括驱动件、配合件和测量组件，所述配合件用于与待调焦件配合连接，所述测量组件用于获取所述配合件的运动状态，所述配合件的运动状态用于确定所述待调焦件的当前位置，所述驱动件用于驱动所述配合件旋转，以使所述配合件带动所述待调焦件自当前位置伸缩运动至对焦清晰的位置。

一种实施方式中，所述运动状态包括平移距离和/或旋转角度。

一种实施方式中，所述测量组件包括磁性件和角度传感器，所述磁性件设置在所述配合件上，所述磁性件具有磁场，所述角度传感器位于所述磁场中，所述角度传感器用于根据自身的磁场强度判定所述磁性件的相对位置，以获取所述配合件的旋转角度。

一种实施方式中，所述磁性件包括多个永磁铁，多个所述永磁铁在所述配合件的外周方向上依次连接。

一种实施方式中，所述永磁铁内部的磁场方向与所述配合件的外周方向平行或相交。

一种实施方式中，所述配合件包括互相连接的配合部和感应部，所述配合部用于与所述驱动件配合连接，所述磁性件设于所述感应部远离所述配合部的一端。

一种实施方式中，所述角度传感器包括线性隧道磁阻传感器、线性霍尔传感器、各向异性磁电阻传感器和巨磁电阻传感器中的一种或多种。

一种实施方式中，所述自动调焦装置还包括支架和电路板，所述支架用于安装在所述待调焦件上，所述电路板设置在所述支架上，所述角度传感器设置在所述电路板上。

一种实施方式中，所述自动调焦装置还包括设于所述电路板背向所述支架的一侧的加强件。

第二方面，本实用新型还提供了一种投影设备，投影设备包括待调焦件和第一方面任一项实施方式所述的自动调焦装置。

通过测量组件获取配合件的运动状态，以确定待调焦件的当前位置，驱动件能够准确地驱动配合件运动，使配合件带动待调焦件自当前位置运动至对焦清晰的位置，从而实现自动对焦。该过程中无需驱动件对配合件进行起点标定和正向驱动的多余动作，较大程度地缩短了自动对焦的时间。可以理解的是，即使存在马达旋转空回或者齿轮传动配合滑齿，由于配合件的运动状态可被测量组件实时监测，不存在对焦位置的偏差(驱动件驱动后的待调焦件的实际位置与计算出的预设位置的偏差)，从而规避了现有技术光耦对焦方案中马达旋转空回或者齿轮传动配合滑齿所带来的不可控因素，对焦精度较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的投影设备的正视结构示意图；

图2为图1的投影设备的爆炸结构示意图；

图3为一种实施方式的测量组件的结构示意图；

图4为另一种实施方式的测量组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种自动调焦装置100，自动调焦装置100可应用于智能手机、照相机、投影机和投影仪等电子设备。自动调焦装置100包括驱动件10、配合件20和测量组件30。配合件20用于与待调焦件200配合连接。测量组件30用于获取配合件20的运动状态。配合件20的运动状态用于确定待调焦件200的当前位置，驱动件10用于驱动配合件20运动，以使配合件20带动待调焦件200自当前位置伸缩运动至对焦清晰的位置。

具体的，配合件20的运动状态包括配合件20的平移距离和/或旋转角度。当配合件20与待调焦件200同步直线运动时，可通过获取配合件20的平移距离来推断待调焦件200的伸缩运动的距离，驱动件10据此来驱动配合件20平移使得待调焦件200运动至对焦清晰的位置。本实施例中，配合件20朝向待调焦件200的一侧设有第一配合结构201，待调焦件200对应的位置设有第二配合结构(未图示)，第一配合结构201和第二配合结构可通过配合连接，以使得配合件20的旋转运动能够转化为待调焦件200的直线运动，即配合件20的旋转角度与待调焦件200的伸缩位移一一对应，驱动件10据此来驱动配合件旋转来使得待调焦件200运动至对焦清晰的位置。优选的，第一配合结构201和第二配合结构为滑槽凸起的配合连接。

通过测量组件30获取配合件20的运动状态，以确定待调焦件200的当前位置，驱动件10能够准确驱动配合件20运动，使配合件20带动待调焦件200自当前位置运动至对焦清晰的位置，从而实现自动对焦。该过程中无需驱动件10对配合件20进行起点标定和正向驱动的多余动作，较大程度地缩短了自动对焦的时间。可以理解的是，测量组件30对配合件20的运动状态的获取具有实时性，即使存在马达旋转空回或者齿轮传动配合滑齿，由于配合件20的运动状态可被测量组件30实时监测，不存在对焦位置的偏差(驱动件10驱动后的待调焦件200的实际位置与计算出的预设位置的偏差)，从而规避了现有技术光耦对焦方案中马达旋转空回或者齿轮传动配合滑齿所带来的不可控因素，对焦精度较高。而且，现有技术光耦对焦方案只是起到检测起点和终点位置信息的作用，不能实时地获取待调焦件的运动位置信息，本方案对比光耦对焦方案不仅仅提高了调焦的精度，也大大缩短了调焦的时间。

本实施例中，驱动件10优选为步进电机，待调焦件200优选为镜筒。自动调焦装置100还包括处理器(未图示)，处理器可以为MCU、微处理器(Micro Processor Unit，MPU)和片上系统(System on Chip，SOC)等。处理器根据测量组件30获取的配合件20的运动状态确定待调焦件200的当前位置后，对驱动件10的控制电流做出相应的正或负补偿的电流来控制驱动件10正向驱动或者反向驱动，以使得配合件20带动待调焦件200运动至预设位置。预设位置可以根据测量组件30的应用场景而设置，将以清晰度为判定依据标定的不同预设位置对应的不同配合件20的运动状态(旋转角度和/或平移距离)预存入处理器的程序中，如此可加快处理器反馈控制的速度，进一步缩短调焦时间。

一种实施方式中，请参阅图1，测量组件30包括磁性件31和角度传感器32。磁性件31设置在配合件20上，磁性件31具有磁场，角度传感器32位于磁场中。角度传感器32用于根据自身的磁场强度判定磁性件31的相对位置，以实时获取配合件20的旋转角度。具体的，磁性件31与角度传感器32具有间隔距离。磁性件31可通过粘胶、螺纹连接、卡接等形式固定在配合件20上，以与配合件20同步旋转。可以理解的是，随着配合件20带动磁性件31旋转，磁性件31所产生的磁场也会不断旋转，角度传感器32位于磁场中的位置会不断变化，角度传感器32通过其感应到的垂直方向上磁通密度来计算直线距离关系，通过直线位置距离的判定来换算成旋转角度。通过设置磁性件31和角度传感器32，角度传感器32通过磁场变化实时获取配合件20的旋转角度，以便于获得待调焦件200准确的位置。

一种实施方式中，请参阅图1，角度传感器32包括线性隧道磁阻传感器、线性霍尔传感器、各向异性磁电阻传感器和巨磁电阻传感器中的一种或多种。可以理解的是，上述传感器均可与磁性件31搭配而达到较好的感应效果，有利于对焦准确。其中，角度传感器32优选为线性隧道磁阻传感器和线性霍尔传感器。线性隧道磁阻传感器和线性霍尔传感器均通过磁通量密度的变化映射出磁性件31相对于传感器的直线距离变化，通过换算得出旋转角度信息。

一种实施方式中，请参阅图2和图3，磁性件31包括多个永磁铁311。多个永磁铁311在配合件20的外周方向2001上(沿弧线方向)依次连接。具体的，永磁铁311的形状为沿外周方向2001延伸，以使多个永磁铁311整体的形状与配合件20的外周形状吻合。待调焦件200的外周面为圆柱面，配合件20安装多个永磁铁311的表面为圆弧面，优选圆柱面对应的圆心和圆弧面对应的圆心重合，使得多个永磁铁311形成的弧线对应的圆心也与圆柱面对应的圆心重合，这有利于多个永磁铁311在随着配合件20旋转时，角度传感器32所感应到的磁场强度变化较为规律，以便于获得磁性件31的准确位置。可以理解的是，多个永磁铁311所产生的磁场的范围较大，能够实现配合件20大角度转动后的位置电磁感应，以便于待调焦件200的长距离伸缩后的位置获取。

一种实施方式中，请参阅图3和图4，永磁铁311内部的磁场方向3110与配合件20的外周方向2001平行或相交。具体的，磁场方向3110即永磁铁311的S极朝向N极的磁感线方向。当配合件20的外周呈圆柱面或圆弧面时，则外周方向2001呈弧线延伸，此时磁场方向3110与外周方向2001平行，即磁场方向3110同样呈弧线延伸且与外周方向2001同心。

该实施方式的一种实施例中，请参阅图3，多个永磁铁311包括相邻设置的第一永磁铁3111和第二永磁铁3112。第一永磁铁3111的S极背向自身N极的一侧与第二永磁铁3112的N极相对。具体的，本实施例中的角度传感器32优选为精度更高且容易饱和的线性隧道磁阻传感器。多个永磁铁311还包括永磁铁a，第二永磁铁3112的S极背向自身N极的一侧与永磁铁a的N极相对。从而使得该实施例中的三个永磁铁311整体的磁场方向3110与外周方向2001平行。通过上述设置，多个永磁铁311能够紧密地连接在一起，以产生范围更大的叠加磁场，有利于实现配合件20大角度转动后的位置电磁感应，以便于待调焦件200的长距离伸缩后的位置获取。

该实施方式的另一种实施例中，请参阅图4，多个永磁铁311包括相邻设置的第三永磁铁3113和第四永磁铁3114。第三永磁铁3113包括连接自身S极和N极的第一侧面31131，第四永磁铁3114包括连接自身S极和N极的第二侧面31141，第一侧面31131和第二侧面31141连接，且第三永磁铁3113的S极与第四永磁铁3114的N极相对，第三永磁铁3113的N极与第四永磁铁3114的S极相对。具体的，本实施方式中的多个永磁铁311产生的磁场的磁通密度会比上一实施例的高，因此本实施例中的角度传感器32优选为能够适应强磁场的线性霍尔传感器。多个永磁铁311还包括永磁铁b，第四永磁铁3114背向第二侧面31141的表面与永磁铁b连接，且第四永磁铁3114的N极与永磁铁b的S极相对，第四永磁铁3114的S极与永磁铁b的N极相对。从而使得该实施例中的三个永磁铁311整体的磁场方向3110与外周方向2001相交(优选为垂直)。通过上述设置，多个永磁铁311能够紧密地连接在一起，以产生范围更大的叠加磁场，有利于实现配合件20大角度转动后的位置电磁感应，以便于待调焦件200的长距离伸缩后的位置获取。

一种实施方式中，请参阅图1，配合件20包括互相连接的配合部21和感应部22。配合部21用于与驱动件10配合连接。磁性件31设于感应部22远离配合部21的一端。具体的，配合部21具有与驱动件10啮合的多段轮齿，驱动件10通过驱动齿轮11转动，齿轮11与配合部21的多段轮齿啮合传动，以使得与配合部21连接的感应部22带动磁性件31旋转。感应部22沿弧线延伸，感应部22远离配合部21的一端位于待调焦件200背向驱动件10的一侧。通过将磁性件31设于感应部22远离配合部21的一端，磁性件31能够远离驱动件10，避免磁性件31产生的磁场被驱动件10内部的磁铁干扰，导致角度传感器32检测的位置信号不准确。

一种实施方式中，请参阅图1，自动调焦装置100还包括支架41和电路板50。支架41用于安装在待调焦件200上，电路板50设置在支架41上，角度传感器32设置在电路板50上。具体的，电路板50可选为(Printed Circuit Board，PCB)印制电路板柔性电路板(FlexiblePrinted Circuit，FPC)。待调焦件200包括固定部210和转动部220，转动部220可相对固定部210转动，配合件20安装在转动部220上，调焦工作主要通过驱动件10驱动配合件20带动转动部220伸缩而完成。支架41可通过粘胶等方式固定在固定部210上，电路板50设置在支架41背向固定部210的表面上，角度传感器32设置在电路板50朝向转动部220的表面(与磁性件31相对)。通过上述设置，角度传感器32通过支架41安装在待调焦件200的固定部210上，角度传感器32与磁性件31的相对位置变化仅由磁性件31的旋转决定，从而保证了角度传感器32测量的准确性。

本实施例中，自动调焦装置100还包括支座42，支座42同样固定在待调焦件200的固定部210上，支座42背向固定部210的一侧用于安装驱动件10。如此设置，可保证驱动件10能够精准地驱动配合件20。

一种实施方式中，请参阅图2，自动调焦装置100还包括设于电路板50背向支架41的一侧的加强件60。具体的，加强件60可选为钢片和硬质塑料板等。加强件60可以通过粘胶与电路板50固定。可以理解的是，加强件60可以较大程度的提高了电路板50的结构强度(尤其是电路板50为FPC时)。同时，加强件60还起到一个支撑的作用，能够确保电路板50上的角度传感器32的位置精度，从而提高调焦的准确性。

请参阅图2，本实用新型实施例还提供了一种投影设备1000，投影设备1000可以为投影机、投影仪等具有投影功能的电子设备。投影设备1000包括待调焦件200和本实用新型提供的自动调焦装置100。具体的，自动调焦装置100中的处理器优选为投影设备1000的主电路板50。通过在投影设备1000中加入本实用新型提供的自动调焦装置100，投影设备1000能够更为迅速地对焦清晰，用户的使用体验更佳。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种自动调焦装置，其特征在于，包括驱动件、配合件和测量组件，所述配合件用于与待调焦件配合连接，所述测量组件用于获取所述配合件的运动状态，所述配合件的运动状态用于确定所述待调焦件的当前位置，所述驱动件用于驱动所述配合件运动，以使所述配合件带动所述待调焦件自当前位置运动至对焦清晰的位置。

2.如权利要求1所述的自动调焦装置，其特征在于，所述运动状态包括平移距离和/或旋转角度。

3.如权利要求2所述的自动调焦装置，其特征在于，所述测量组件包括磁性件和角度传感器，所述磁性件设置在所述配合件上，所述磁性件具有磁场，所述角度传感器位于所述磁场中，所述角度传感器用于根据自身的磁场强度判定所述磁性件的相对位置，以获取所述配合件的旋转角度。

4.如权利要求3所述的自动调焦装置，其特征在于，所述磁性件包括多个永磁铁，多个所述永磁铁在所述配合件的外周方向上依次连接。

5.如权利要求4所述的自动调焦装置，其特征在于，所述永磁铁内部的磁场方向与所述配合件的外周方向平行或相交。

6.如权利要求3所述的自动调焦装置，其特征在于，所述配合件包括互相连接的配合部和感应部，所述配合部用于与所述驱动件配合连接，所述磁性件设于所述感应部远离所述配合部的一端。

7.如权利要求3所述的自动调焦装置，其特征在于，所述角度传感器包括线性隧道磁阻传感器、线性霍尔传感器、各向异性磁电阻传感器和巨磁电阻传感器中的一种或多种。

8.如权利要求3所述的自动调焦装置，其特征在于，所述自动调焦装置还包括支架和电路板，所述支架用于安装在所述待调焦件上，所述电路板设置在所述支架上，所述角度传感器设置在所述电路板上。

9.如权利要求8所述的自动调焦装置，其特征在于，所述自动调焦装置还包括设于所述电路板背向所述支架的一侧的加强件。

10.一种投影设备，其特征在于，包括待调焦件和如权利要求1至9任一项所述的自动调焦装置。

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