TW202013050A

TW202013050A - 鏡頭裝置及其製造方法

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Publication number: TW202013050A
Application number: TW107134346A
Authority: TW
Inventors: 嚴逸鋒; 李嘉樟
Original assignee: 揚明光學股份有限公司
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-01
Also published as: TWI767066B

Abstract

一種鏡頭裝置，包括鏡筒、透鏡、直線往復運動機構以及動力機。透鏡設於鏡筒。直線往復運動機構包括第一活動機件以及第二活動機件。第一活動機件耦接於鏡筒。第二活動機件耦接於第一活動機件。動力機耦接於第二活動機件，可驅動第二活動機件旋轉，進而帶動第一活動機件，第一活動機件帶動鏡筒作直線往復運動；其中，第二活動機件旋轉N圈時，帶動第一活動機件旋轉一圈，而N大於或等於10。

Description

鏡頭裝置及其製造方法

本發明是有關於一種光學裝置，且特別是有關於一種鏡頭裝置。

隨著現代視訊技術的進步，投影裝置的型態、使用功能以及使用方式越來越多元，其中，在目前的發展中，投影裝置的設計逐漸小型化，例如是微型投影機。此外，在目前的發展中，調整投影鏡頭的自動調焦系統必須利用PI控制器取得歸零點，並回饋給控制板，再透過感測器感測影像畫面與控制板的共同控制來回掃讀取得畫面適合觀看的相對位置，進而控制馬達帶動鏡頭到合適位置。

然而，在上述的自動調焦系統中，PI控制器不只增加其成本，也相對增加控制板的複雜性。除此以外，微型投影機的自動調焦系統中，驅動元件與馬達相當小，因此在無減數關係的情況下，常造成驅動元件帶動鏡頭的扭力不足而產生卡死的現象。

本發明提供一種鏡頭裝置，可有效降低控制電路板的複雜性，且減低鏡筒在移動路徑上的卡死機率。

本發明的一實施例提供一種鏡頭裝置，包括鏡筒、透鏡、直線往復運動機構以及動力機。透鏡設於鏡筒。直線往復運動機構包括第一活動機件以及第二活動機件。第一活動機件耦接於鏡筒。第二活動機件耦接於第一活動機件。動力機耦接於第二活動機件，可驅動第二活動機件旋轉，進而帶動第一活動機件，第一活動機件帶動鏡筒作直線往復運動；其中，第二活動機件旋轉N圈時，帶動第一活動機件旋轉一圈，而N大於或等於10。藉由第二活動機件的轉動以旋轉第一活動機件而達到增加減速比值效果。因此，可不需配置PI控制器而有效降低投影機中控制電路板的複雜性。同時可藉由直線往復運動機構所增加的減速比值效果提升扭力而減低鏡筒在移動路徑上的卡死機率。

本發明的另一實施例提供一種鏡頭裝置，包括馬達、透鏡、鏡筒以及機件組。機件組包括從動件以及主動件。主動件連動於馬達，從動件連動至主動件，受主動件連動作旋轉。鏡筒連動於從動件，受從動件連動作直線式往復運動。透鏡設於鏡筒中，其中，在一固定時間內，主動件旋轉的圈數，為從動件旋轉圈數的N倍，而N值大於或等於10。藉由主動件的轉動以旋轉從動件而達到增加減速比值效果。因此，可不需配置PI控制器而有效降低投影機中控制電路板的複雜性。同時可藉由直線往復運動機構所增加的減速比值效果提升扭力而減低鏡筒在移動路徑上的卡死機率。

基於上述，在本發明相關實施例的鏡頭裝置中，動力機藉由第二活動機件轉動第一活動機件，進而移動鏡筒改變位置，並且可使鏡筒產生往復式運動。此外，可藉由第二活動機件的轉動以旋轉第一活動機件而達到增加減速比值效果。因此，可不需配置PI控制器而有效降低投影機中控制電路板的複雜性。同時可藉由直線往復運動機構所增加的減速比值效果提升扭力而減低鏡筒在移動路徑上的卡死機率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例的鏡頭裝置的立體示意圖。圖2為圖1的鏡頭裝置的爆炸圖。請參考圖1及圖2。在本實施例中，鏡頭裝置100包括一殼體105、一鏡筒110、一彈性件120、一直線往復運動機構130以及一動力機140。鏡頭裝置100適用於一般光學投影機或微型投影機等光學投影裝置中，但本發明並不限於此。

殼體105為裝載鏡頭裝置100中鏡筒110、彈性件120、直線往復運動機構130、動力機140以及各樣元件的殼體。殼體105中具有一容置空間，且鏡筒110以及彈性件120可在此容置空間中移動，直線往復運動機構130以及動力機140則可在此容置空間中轉動。

鏡筒110適於接收投影機中由數位微鏡元件（Digital Micro-mirror Device, DMD）等光學調變器（圖中未顯示）所發出的光束以投影出影像畫面。鏡筒110為裝載多個光學透鏡的殼體，且適於固定這些光學透鏡的相對位置。在本實施例中，鏡筒110適於在殼體105內的一第一位置及一第二位置之間往復式移動。具體而言，在本實施例中，鏡筒110呈直線往復式運動，而第一位置及第二位置則分別為上述進行運動的直線起點與直線終點。

此外，在本實施例中，鏡筒110包括一凸件112。在本實施例中，凸件112即鏡筒110殼體的一部份。意即，在本實施例中，凸件112為由鏡筒110的殼體表面突出而成硬質結構，其形狀可以是棒狀、片狀、柱狀或不規則形狀，本發明並不限於此。但在其他實施例中，凸件112亦可以為額外配置於鏡筒110的殼體表面的硬質結構，本發明亦不限於此。

彈性件120適於被壓縮以及施予壓縮彈性件120的物體一推力。在本實施例中，彈性件120為彈簧，其外型例如是錐狀，但在其他實施例中也可以是柱狀或其他形狀，本發明並不限於此。此外，在一些實施例中，彈性件120可以為任一具有彈性且可壓縮的物體，本發明亦不限於此。

直線往復運動機構130包括第一活動機件132與第二活動機件134。在本實施例中，第一活動機件132包括蝸輪，第二活動機件134則包括蝸桿。因此可藉由蝸桿的轉動以旋轉蝸輪，而達到增加減速比值效果。在本實施例中，所謂減速比值即是第一活動機件132與第二活動機件134的旋轉圈數比值。舉例而言，當第二活動機件134旋轉N圈時，第一活動機件132旋轉一圈，則直線往復運動機構130所產生的減速比值為N。在本實施例中，N值大於或等於10。然而，在其他實施例中，第一活動機件132及第二活動機件134可以是齒輪組或摩擦輪組，而減速比值則為兩齒輪或兩摩擦輪的旋轉圈數比值。換句話說，第一活動機件132為從動件，第二活動機件134為主動件，且直線往復運動機構130為從動件與主動件的組合，可藉由主動件帶動從動件以達到產生減速比值的效果。

動力機140適於提供動力以使物件旋轉。在本實施例中，動力機140為步進馬達。因此，可藉由控制步進馬達的步數及上述減速關係而達到微量移動的效果。然而在其他實施例中，動力機140可以是同步馬達、永磁同步馬達或其他種類的動力機等馬達，本發明並不限於此。

在本實施例中，鏡筒110配置在殼體105中並且可在殼體105的容置空間中移動。具體而言，本實施例的殼體105包括兩金屬滑軌（圖中未顯示）以搭載上述的鏡筒110，使鏡筒110可在兩金屬滑軌上滑動而改變位置。彈性件120配置於殼體105與鏡筒110之間，適於抵接殼體105的內壁以對鏡筒110產生一推力。詳細而言，在本實施例中，彈性件120配置在鏡筒110的凸件112上，且彈性件120位於凸件112與殼體105之間。因此，當凸件112向殼體105施予一推力時，彈性件120適於被壓縮，且當凸件112停止向殼體105施予所述推力時，彈性件120將抵接殼體105以對凸件112產生推力。

第一活動機件132耦接於鏡筒110，第二活動機件134耦接於第一活動機件132，而動力機140驅動或連動第二活動機件134轉動以旋轉或連動第一活動機件132。詳細而言，動力機140轉動時，將帶動旋轉第二活動機件134，進而藉由第二活動機件134的轉動而旋轉第一活動機件132。在一實施例中，直接連接或間接連接均為耦接方式的一種。在一實施例中，直接連接/接觸或間接連接均為連動的一種。

因此，當第一活動機件132轉動時，將推動鏡筒110的凸件112以移動鏡筒110的位置。具體而言，在本實施例中，第一活動機件132包括一第一轉動機件132_1以及一第二轉動機件132_2，且第一轉動機件132_1與第二轉動機件132_2共軸聯動。換句話說，第一轉動機件132_1即為第一從動件，且第二轉動機件132_2即為第二從動件。第一轉動機件132_1耦接於第二活動機件134，第二轉動機件132_2抵接鏡筒110。意即，第一轉動機件132_1即為蝸輪，第二活動機件134即為蝸桿，而第二轉動機件132_2為偏心凸輪，其旋轉軸為在非中心處。在第一轉動機件132_1轉動時，第二轉動機件132_2同時轉動。意即，第一轉動機件132_1的中心處與第二轉動機件132_2的非中心處共軸。

當凸件112因與第二轉動機件132_2接觸點的位置朝殼體105移動而被推動時，進而帶動鏡筒110由第一位置改變為第二位置。相對地，當凸件112因與第二轉動機件132_2接觸點的位置遠離殼體105移動而減少施力時，進而帶動鏡筒110由第二位置改變為第一位置。換句話說，鏡筒110的其中至少一部與從動件的一軸心的距離隨從動件的轉動而變化。因此，可讓鏡筒110產生往復式移動，進而不需配置PI控制器即可自動地或手動地調整焦距。如此一來，可有效降低投影機中控制電路板的複雜性。同時可藉由直線往復運動機構130所增加的減速比值效果提升扭力而減低鏡筒110在移動路徑上的卡死機率。

在操作時，可先將第一位置設定為起點位置。接著，可藉由影像感測裝置（圖中未顯示）及控制電路板（圖中未顯示）尋找出當鏡筒110移動完成全部行程（即鏡筒110由第一位置移動至第二位置，再由第二位置移動至第一位置），即第二轉動機件132_2轉動一圈時所得出的影像清晰位置，並且藉由上述所得出的最佳影像位置計算出步進馬達所使用的步數。之後，控制電路板可將鏡筒110移動歸回第一位置而藉由上述步數控制步進馬達進而移動鏡筒110至影像清晰位置。

除此之外，在本實施例中，第一活動機件132可包括一固定機件132_3，例如是快速螺帽，用以固定第一活動機件132中的轉軸，同時限制第一活動機件132的位置，使第一活動機件132增加結構穩定性。另外，在本實施例中，直線往復運動機構130可包括定位機件136，配置於第二活動機件134中，用以在動力機140轉動時增加第二活動機件134的穩定性，同時減少軸向的間隙。

圖3為本發明另一實施例的鏡頭裝置的立體示意圖。圖4為圖3的鏡頭裝置的俯視圖。請參考圖3及圖4。本實施例的鏡頭裝置200類似於圖1的鏡頭裝置100，唯兩者不同之處在於，在本實施例中，第二活動機件134A包括共軸的一第一子活動機件134_1以及一第二子活動機件134_2，而鏡頭裝置200還包括與動力機140共軸的一第三活動機件138。換句話說，第一子活動機件134_1即為第一主動件，第二子活動機件134_2即為第二主動件，而第三活動機件138為第三主動件。第三活動機件138耦接於第一子活動機件134_1，第二子活動機件134_2耦接於第一活動機件132A。此外，鏡頭裝置200的鏡筒110A包括連桿114，連接於第一活動機件132A的非軸心處。

詳細而言，直線往復運動機構130A的第一活動機件132A、第一子活動機件134_1、第二子活動機件134_2及第三活動機件138使用摩擦輪組，具有主動摩擦輪及從動摩擦輪。第二子活動機件134_2為摩擦輪且與第二活動機件134A共軸，而第三活動機件138為摩擦輪且與動力機140共軸。當動力機140轉動時，將帶動旋轉第三活動機件138，進而藉由第三活動機件138的轉動而旋轉第二活動機件134A的第一子活動機件134_1。且當第一子活動機件134_1轉動時，將帶動旋轉第二子活動機件134_2，進而藉由第二子活動機件134_2的轉動而旋轉第一活動機件132A。最後藉由第一活動機件132A的轉動而帶動連桿114以移動鏡筒110A。

在操作時，可先將第一位置設定為起點位置。接著，可藉由影像感測裝置及控制電路板尋找出當鏡筒110A移動完成全部行程（即鏡筒110A由第一位置移動至第二位置，再由第二位置移動至第一位置），即第一活動機件132A轉動一圈時所得出的影像清晰位置，並且藉由上述所得出的影像清晰位置計算出步進馬達所使用的步數。之後，控制電路板可將鏡筒110A移動歸回第一位置而藉由上述步數控制步進馬達進而移動鏡筒110A至影像清晰位置。

因此，可讓鏡筒110A產生往復式移動，進而不需藉由PI控制器即可調整焦距。此外，值得一提的是，在本實施例中，第二子活動機件134_2的圓周長可小於第三活動機件138的圓周長，以藉由第二子活動機件134_2帶動第一活動機件132A進一步增加減速比值效果。在本實施例中，減速比值即是第一活動機件132A與第一子活動機件134_1的旋轉圈數比值。如此一來，可有效降低投影機中控制電路板的複雜性。同時可藉由直線往復運動機構130A所增加如同上述的減速比值效果提升扭力而減低鏡筒110A在移動路徑上的卡死機率。

綜上所述，在本發明相關實施例的鏡頭裝置中，動力機藉由第二活動機件轉動第一活動機件，進而移動鏡筒改變位置，並且可使鏡筒產生往復式運動。此外，可藉由第二活動機件的轉動以旋轉第一活動機件而達到增加減速比值效果。因此，可不需配置PI控制器而有效降低投影機中控制電路板的複雜性。同時可藉由直線往復運動機構所增加的減速比值效果提升扭力而減低鏡筒在移動路徑上的卡死機率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200:鏡頭裝置105:殼體110、110A:鏡筒112:凸件114:連桿120:彈性件130、130A:直線往復運動機構132、132A:第一活動機件132_1:第一轉動機件132_2:第二轉動機件132_3:固定機件134、134A:第二活動機件134_1:第一子活動機件134_2:第二子活動機件136:定位機件138:第三活動機件140:動力機

圖1為本發明一實施例的鏡頭裝置的立體示意圖。圖2為圖1的鏡頭裝置的爆炸圖。圖3為本發明另一實施例的鏡頭裝置的立體示意圖。圖4為圖3的鏡頭裝置的俯視圖。

100:鏡頭裝置

105:殼體

110:鏡筒

112:凸件

120:彈性件

130:直線往復運動機構

132:第一活動機件

134:第二活動機件

140:動力機

Claims

一種鏡頭裝置，包括：一鏡筒；一透鏡，設於該鏡筒中；一直線往復運動機構，包括：一第一活動機件，耦接於該鏡筒；以及一第二活動機件，耦接於該第一活動機件；以及一動力機，耦接於該第二活動機件，可驅動該第二活動機件旋轉，進而帶動該第一活動機件，該第一活動機件帶動該鏡筒作直線往復運動，其中，該第二活動機件旋轉N圈時，帶動該第一活動機件旋轉一圈，而N大於或等於10。
如申請專利範圍第1項所述的鏡頭裝置，其中該第一活動機件包括一第一轉動機件以及一第二轉動機件，該第一轉動機件的中心處與該第二轉動機件的非中心處共軸，該第二轉動機件抵接該鏡筒。
如申請專利範圍第1項所述的鏡頭裝置，其中該鏡頭裝置還包括一殼體，該鏡頭裝置滿足下列條件之一：(1)該鏡筒包括一凸件，該鏡筒配置於該殼體中，其中，當該第一活動機件轉動時，該第一活動機件推動該凸件以移動該鏡筒，(2)該鏡頭裝置包括一彈性件，配置於該殼體與該鏡筒之間，(3)該鏡筒包括一連桿，連接於該第一活動機件的非軸心處，其中，當該第一活動機件轉動時，該第一活動機件帶動該連桿以移動該鏡筒。
如申請專利範圍第1項所述的鏡頭裝置，其中該第二活動機件包括共軸的一第一子活動機件以及一第二子活動機件，且該鏡頭裝置還包括與該動力機共軸的一第三活動機件，該第三活動機件耦接於該第一子活動機件，該第二子活動機件耦接於該第一活動機件。
一種鏡頭裝置，包括：一馬達；一機件組，包括：一主動件，連動於該馬達；及一從動件，連動至該主動件，受該主動件連動作旋轉；一鏡筒，連動於該從動件，受該從動件連動作直線式往復運動；以及一透鏡，設於該鏡筒中，其中，在一固定時間內，該主動件旋轉的圈數，為該從動件旋轉圈數的N倍，而N值大於或等於10。
如申請專利範圍第5項所述的鏡頭裝置，其中該從動件包括一第一從動件以及一第二從動件，該第一從動件耦接於該主動件，該第二從動件抵接該鏡筒。
如申請專利範圍第5項所述的鏡頭裝置，其中該鏡頭裝置還包括一殼體，該鏡頭裝置滿足下列條件之一：(1)該鏡筒包括一凸件，該鏡筒配置於該殼體中，其中，當該第二從動件轉動時，該第二從動件推動該凸件以移動該鏡筒，(2)該鏡頭裝置包括一彈性件，配置於該殼體與該鏡筒之間，(3)該鏡筒包括一連桿，連接於該從動件的非軸心處，其中，當該從動件轉動時，該從動件帶動該連桿以移動該鏡筒。
如申請專利範圍第5項所述的鏡頭裝置，其中該主動件包括共軸的一第一主動件以及一第二主動件，且該鏡頭裝置還包括與該馬達共軸的一第三主動件，該第三主動件耦接於該第一主動件，該第二主動件耦接於該從動件。
如申請專利範圍第5項所述的鏡頭裝置，其中該主動件受該馬達連動而旋轉。
一種鏡頭裝置製造方法，包括：裝配一透鏡於一鏡筒中；裝配該鏡筒於一殼體內；裝配一直線往復運動機構於該殼體內；以及裝配一動力機於該殼體內，其中，該直線往復運動機構包括一第一活動機件和一第二活動機件，該第一活動機件耦接於該鏡筒，該第二活動機件耦接於該第一活動機件，該動力機耦接於該第二活動機件，可驅動該第二活動機件旋轉，進而帶動該第一活動機件，該第一活動機件帶動該鏡筒作直線往復運動，其中，該第二活動機件旋轉N圈時，帶動該第一活動機件旋轉一圈，而N大於或等於10。