TW201439658A - 變焦鏡頭及光學器材的對焦機構 - Google Patents

Abstract

一種變焦鏡頭，包括一第一馬達、一第二馬達及一對焦透鏡群，變焦鏡頭於收納狀態、廣角端、中間端及望遠端之間進行切換時，對焦透鏡群依照馬達推力及轉速需求而選擇性的交替由第一馬達及/或第二馬達來驅動進行對焦。一種光學器材的對焦機構，其中第一引導軸設置於基座上與對焦透鏡群連結。驅動裝置包括一第一馬達、一第一齒輪、一第二馬達及一第二齒輪，第一馬達與第一齒輪連結，第二馬達與第二齒輪連結。螺桿與第一馬達、第一齒輪及對焦透鏡群連結，螺桿與第一引導軸平行。第二齒輪嚙合於第一齒輪。

Description

變焦鏡頭及光學器材的對焦機構

本發明係有關於一種變焦鏡頭及光學器材的對焦機構。

習知的變焦鏡頭只使用一顆馬達推動變焦鏡頭中的對焦透鏡群以達成對焦。如果變焦鏡頭具高變焦倍率，當變焦鏡頭由廣角端變焦至望遠端，其中的對焦透鏡群於對焦時所需移動的距離將大為增加，如果仍沿用習知的單一馬達推動對焦透鏡群以進行對焦之架構，對焦時間將會拉長。另一方面，雖然可以提高馬達轉速，達到快速推動對焦透鏡群以縮短對焦時間，但是馬達轉速提高後卻有推力下降之現象，所以無法一直提高馬達轉速以縮短對焦時間，尤其是當變焦鏡頭具高變焦倍率時，對焦透鏡群於對焦時所需移動的距離大為增加，如果仍使用提高馬達轉速的方式以縮短對焦時間，馬達於高轉速時容易發生推力不足現象。

有鑑於此，本發明為了解決上述問題而提供一種變焦鏡頭及光學器材的對焦機構，可快速對焦，達到縮短對焦時間。

本發明之變焦鏡頭可包括一第一馬達、一第二馬達、以及一對焦透鏡群，變焦鏡頭於收納狀態、廣角端、中間端以及望遠端之間進行切換時，對焦透鏡群依照馬達推力及轉速需求而選擇性的交替由第一馬達及/或第二馬達來驅動進行對焦。

其中，變焦鏡頭由中間端切換至望遠端時，對焦透鏡群先由第一馬達單獨驅動進行對焦，再由第二馬達單獨驅動進 行對焦。

其中，變焦鏡頭由中間端切換至望遠端時，對焦透鏡群先由第一馬達以及第二馬達同時驅動進行對焦，再由第二馬達單獨驅動進行對焦。

其中，變焦鏡頭由望遠端切換至收納狀態時，對焦透鏡群由第一馬達以及第二馬達同時驅動進行對焦。

本發明之變焦鏡頭可更包括一螺桿連結對焦透鏡群、一第一齒輪與螺桿以及第一馬達連結、以及一第二齒輪嚙合於第一齒輪並與第二馬達連結，其中第二齒輪與第一齒輪之齒數不同。

本發明之變焦鏡頭可更包括一基座、二引導軸設置於基座上並與對焦透鏡群連結、以及一彈性元件連結基座與對焦透鏡群。

本發明之光學器材的對焦機構包括一基座、一第一引導軸、一對焦透鏡群、一驅動裝置及一螺桿。第一引導軸設置於基座上與對焦透鏡群連結。驅動裝置包括一第一馬達、一第一齒輪、一第二馬達及一第二齒輪，第一馬達與第一齒輪連結，第二馬達與第二齒輪連結。螺桿與第一馬達、第一齒輪及對焦透鏡群連結，螺桿與第一引導軸平行。第二齒輪嚙合於第一齒輪。

其中，第一齒輪之齒數與第二齒輪之齒數不同。

本發明之光學器材的對焦機構可更包括一彈性元件外套於第一引導軸，且彈性元件連結基座與對焦透鏡群。

本發明之光學器材的對焦機構可更包括一第二引導軸設置於基座上，第二引導軸與對焦透鏡群連結且大致上與螺桿平行。

為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

11、21‧‧‧基座

12、22‧‧‧第一引導軸

13、23‧‧‧第二引導軸

14、24‧‧‧對焦透鏡群

15‧‧‧感測器

16、26‧‧‧彈性元件

17、27‧‧‧驅動裝置

171、271‧‧‧第一馬達

172、272‧‧‧第二馬達

173、273‧‧‧第一齒輪

174‧‧‧第二齒輪

175、275‧‧‧螺桿

176、276‧‧‧螺帽

277‧‧‧固定螺絲

278‧‧‧第二馬達基座

A、B、C、D‧‧‧箭頭方向

第1圖係依據本發明第一實施例的變焦鏡頭於收納狀態時的對焦透鏡群位置之示意圖。

第2圖係第1圖之變焦鏡頭於廣角端時的對焦透鏡群位置之示意圖。

第3圖係第1圖之變焦鏡頭於中間端時的對焦透鏡群位置之示意圖。

第4圖係第1圖之變焦鏡頭於望遠端時的對焦透鏡群位置之示意圖。

第5圖係本發明第二實施例的變焦鏡頭於收納狀態時的對焦透鏡群位置之示意圖。

請同時參閱第1圖、第2圖、第3圖及第4圖。第1圖係依據本發明第一實施例的變焦鏡頭於收納狀態時的對焦透鏡群位置之示意圖，第2圖係第1圖之變焦鏡頭於廣角端時的對焦透鏡群位置之示意圖，第3圖係第1圖之變焦鏡頭於中間端時的對焦透鏡群位置之示意圖，第4圖係第1圖之變焦鏡頭於望遠端時的對焦透鏡群位置之示意圖。第1圖、第2圖、第3圖及第4圖只畫出變焦鏡頭中與本發明直接相關的元件，其他元件則省略未畫出。第3圖及第4圖中有標示感測器15及彈性元件16，第1圖中的感測器及彈性元件、第2圖中的感測器被對焦透鏡群14遮住，所以未標示。

請參閱第1圖，第1圖中的對焦透鏡群14於對焦動作進行時需沿著箭頭方向A或箭頭方向B移動，驅動對焦透鏡群14的方式有三種，此三種驅動方式於驅動對焦透鏡群14的過程中可交互搭配使用。第一種驅動方式為使用第一馬達171單獨驅動對焦透鏡群14，第二種驅動方式為使用第一馬達171及第二馬達172同時驅動對焦透鏡群14，第三種驅動方式為使用第二馬達172單獨驅動對焦透鏡群14。

第一馬達171轉動時將帶動第一齒輪173轉動，第二馬達172轉動時也將帶動第二齒輪174轉動。當單獨由第二馬達172驅動對焦透鏡群14時，因第二齒輪174之齒數少於第一齒輪173之齒數，利用齒輪減速比的搭配，就可透過此齒輪系傳遞改變螺桿175之分解能，使螺桿175之螺桿分解能變小，即能精密微調對焦透鏡群14之位置，以完成準確對焦。當單獨由第一馬達171以高轉速驅動對焦透鏡群14時，其推力將比以低轉速驅動時小，在高轉速情形下，為了克服馬達推力變小，可改用第一馬達171與第二馬達172同時驅動對焦透鏡群14，使螺桿175之推力變大，以驅動對焦透鏡群14，另外，因為第二馬達172具有齒輪減速比，此時第二馬達172需以相互對應之轉速增加轉動速度，才能與第一馬達171同步驅動螺桿175，以驅動對焦透鏡群14。

綜上所述，當需要較大推力與快速驅動對焦透鏡群14時，可採用第一馬達171與第二馬達172同時驅動的方式。當需要精密微調對焦透鏡群14之位置時，可採用單獨由第二馬達172驅動的方式。當對焦透鏡群14所需移動之距離不長時，可採用單獨由第一馬達171驅動的方式，既不拉長對焦時間也能達到節省電力。

請同時參閱第1圖及第2圖，如第1圖所示，此時的變焦鏡頭處於收納狀態，對焦透鏡群14與基座11最靠近，當開機後變焦鏡頭先切換至廣角端，此時對焦透鏡群14也需跟著往箭頭方向A移動，才能到達如第2圖所示之廣角端時的新位置。這時對焦透鏡群14所需移動的距離短，再加上當變焦鏡頭處於收納狀態時彈性元件16之彈力較大，所以只需使用第一馬達171驅動對焦透鏡群14，即可達到快速移動對焦透鏡群14。

請同時參閱第3圖及第4圖，如第3圖所示，此時的變焦鏡頭處於中間端，當變焦鏡頭切換至望遠端時，此時對焦透鏡群14也需跟著往箭頭方向A移動，才能到達如第4圖所示 之望遠端時的新位置。這時對焦透鏡群14所需移動的距離長，可以使用第一馬達171及第二馬達172同時驅動的方式，以快速移動對焦透鏡群14，或者使用第一馬達171單獨驅動的方式，以節省電力，當對焦透鏡群14到達如第4圖所示之望遠端時的新位置附近，再換成單獨由第二馬達172驅動對焦透鏡群14，以完成準確對焦。

請同時參閱第4圖及第1圖，如第4圖所示，此時的變焦鏡頭處於望遠端，當變焦鏡頭切換至收納狀態時，此時對焦透鏡群14也需跟著往箭頭方向B移動，才能到達如第1圖所示之收納狀態時的新位置，這時對焦透鏡群14所需移動的距離長，又需克服彈性元件16之彈力，需較大推力才能快速驅動對焦透鏡群14，所以可以使用第一馬達171及第二馬達172同時驅動的方式，以達到快速移動對焦透鏡群14。

請同時參閱第1圖及第4圖，如第1圖所示，此時的變焦鏡頭處於收納狀態，當變焦鏡頭切換至望遠端時，此時對焦透鏡群14也需跟著往箭頭方向A移動，才能到達如第4圖所示之望遠端時的新位置。這時對焦透鏡群14所需移動的距離長，可以使用第一馬達171及第二馬達172同時驅動的方式，以達到快速移動對焦透鏡群14。此外，因為有彈性元件16之彈力輔助，也可以採用單獨由第一馬達171驅動的方式，以節省電力消耗。

請參閱第3圖，如圖所示，本實施例中一第一引導軸12及一第二引導軸13設置於一基座11上，一彈性元件16再外套於第一引導軸12，第一引導軸12及第二引導軸13分別經由兩個孔穿過一對焦透鏡群14，使彈性元件16之兩端分別頂住基座11與對焦透鏡群14，當對焦透鏡群14受到外力驅動時，對焦透鏡群14將被第一引導軸12及第二引導軸13引導，往箭頭方向A或箭頭方向B移動，以進行對焦動作。一感測器15設置於基座11之上，用以偵測對焦透鏡群14之位置。驅動裝置17包括一第一馬達171、一第二馬達172、一第一齒輪173、一第二齒 輪174、一螺桿175及一螺帽176。第一馬達171固定於基座11之下方，且與第一齒輪173及螺桿175連接。螺桿175經由一個孔穿過對焦透鏡群14後再鎖上螺帽176。當第一馬達171轉動時同步帶動螺桿175轉動，使螺帽176沿箭頭方向A或箭頭方向B移動，當螺帽176沿箭頭方向A移動時，因為彈性元件16之彈力作用，使對焦透鏡群14也往箭頭方向A移動，當螺帽176沿箭頭方向B移動時，螺帽176將直接壓迫對焦透鏡群14，使對焦透鏡群14也往箭頭方向B移動，對焦透鏡群14沿箭頭方向A或箭頭方向B移動即可完成對焦動作。

第二馬達172固定於基座11之下方且與第二齒輪174連接，第二齒輪174與第一齒輪173嚙合，所以當第二馬達172轉動時，經由此齒輪系傳遞，也可以帶動螺桿175轉動以驅動對焦透鏡群14進行對焦。

請參閱第5圖，第5圖係本發明第二實施例的變焦鏡頭於收納狀態時的對焦透鏡群位置之示意圖。如圖所示，本實施例中一第一引導軸22及一第二引導軸23設置於一基座21上，一彈性元件26再外套於第一引導軸22，第一引導軸22及第二引導軸23分別經由兩個孔穿過一對焦透鏡群24，使彈性元件26之兩端分別頂住基座21與對焦透鏡群24，當對焦透鏡群24受到外力驅動時，對焦透鏡群24將被第一引導軸22及第二引導軸23引導，往箭頭方向C或箭頭方向D移動，以進行對焦動作。一感測器(被遮住未圖示)設置於基座21之上，用以偵測對焦透鏡群24之位置。驅動裝置27包括一第一馬達271、一第二馬達272、一第一齒輪273、一第二齒輪(被遮住未圖示)、一螺桿275、一螺帽276、一固定螺絲277及一第二馬達基座278。第一馬達271固定於基座21之下方，且與第一齒輪273及螺桿275連接。螺桿275經由一個孔穿過對焦透鏡群24後再鎖上螺帽276。當第一馬達271轉動時同步帶動螺桿275轉動，使螺帽276沿箭頭方向C或箭頭方向D移動，當螺帽276沿箭頭方向C移動時，因為彈 性元件26之彈力作用，使對焦透鏡群24也往箭頭方向C移動，當螺帽276沿箭頭方向D移動時，螺帽276將直接壓迫對焦透鏡群24，使對焦透鏡群24也往箭頭方向D移動，對焦透鏡群24沿箭頭方向C或箭頭方向D移動即可完成對焦動作。

第二馬達272固定於第二馬達基座278之上方，第二馬達基座278再經由固定螺絲277固定於基座21之上方，第二馬達272與第二齒輪連接，第二齒輪與第一齒輪273嚙合，所以當第二馬達272轉動時，經由此齒輪系傳遞，也可以帶動螺桿275轉動以驅動對焦透鏡群24進行對焦。

第二實施例的兩顆馬達分別固定於基座21之上下方，第一實施例的兩顆馬達則固定於基座11之下方，此為第二實施例與第一實施例不同的地方。當變焦鏡頭由收納狀態移動至廣角端、或由中間端移動至望遠端、或由望遠端移動至收納狀態、或由收納狀態移動至望遠端時，變焦鏡頭中的對焦透鏡群24之驅動方式皆與第一實施例相似，因此省略其說明。

本發明之光學器材的對焦機構可應用於數位相機或數位攝影機或望遠鏡或測距儀等光學器材之對焦，其實施方式與上述實施例近似，因此省略其說明。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

11‧‧‧基座

12‧‧‧第一引導軸

13‧‧‧第二引導軸

14‧‧‧對焦透鏡群

15‧‧‧感測器

16‧‧‧彈性元件

17‧‧‧驅動裝置

171‧‧‧第一馬達

172‧‧‧第二馬達

173‧‧‧第一齒輪

174‧‧‧第二齒輪

175‧‧‧螺桿

176‧‧‧螺帽

A、B‧‧‧箭頭方向

Claims (10)

1. 一種變焦鏡頭，包括：一第一馬達；一第二馬達；以及一對焦透鏡群，該變焦鏡頭於收納狀態、廣角端、中間端以及望遠端之間進行切換時，該對焦透鏡群依照馬達推力及轉速需求而選擇性的交替由該第一馬達及/或該第二馬達來驅動進行對焦。
2. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭由中間端切換至望遠端時，該對焦透鏡群先由該第一馬達單獨驅動進行對焦，再由該第二馬達單獨驅動進行對焦。
3. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭由中間端切換至望遠端時，該對焦透鏡群先由該第一馬達以及該第二馬達同時驅動進行對焦，再由該第二馬達單獨驅動進行對焦。
4. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其中該變焦鏡頭由望遠端切換至收納狀態時，該對焦透鏡群由該第一馬達以及該第二馬達同時驅動進行對焦。
5. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其更包括一螺桿連結該對焦透鏡群、一第一齒輪與該螺桿以及該第一馬達連結、以及一第二齒輪嚙合於該第一齒輪並與該第二馬達連結，其中該第二齒輪與該第一齒輪之齒數不同。
6. 如申請專利範圍第1項所述之變焦鏡頭，其更包括一基座、二引導軸設置於該基座上並與該對焦透鏡群連結、以及一彈性元件連結該基座與該對焦透鏡群。
7. 一種光學器材的對焦機構，包括：一基座；一第一引導軸，該第一引導軸設置於該基座上；一對焦透鏡群，該對焦透鏡群與該第一引導軸連結；一驅動裝置，該驅動裝置包括一第一馬達、一第一齒輪、一第二馬達以及一第二齒輪，該第一馬達與該第一齒輪連結，該第 二馬達與該第二齒輪連結；以及一螺桿，該螺桿與該第一馬達、該第一齒輪以及該對焦透鏡群連結，該螺桿大致上與該第一引導軸平行；其中該第二齒輪嚙合於該第一齒輪。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學器材的對焦機構，其中該第一齒輪之齒數與該第二齒輪之齒數不同。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光學器材的對焦機構，其更包括一彈性元件外套於該第一引導軸，且該彈性元件連結該基座與該對焦透鏡群。
10. 如申請專利範圍第7項所述之光學器材的對焦機構，其更包括一第二引導軸設置於該基座上，該第二引導軸與該對焦透鏡群連結且大致上與該螺桿平行。