TWI391722B - Focusing module - Google Patents

Description

調焦模組

本發明是有關於一種光學模組，特別是指一種調變光學元件間間距的調焦模組。

在例如投影機、攝影機、照相機等光學儀器中，經常需要改變鏡片彼此間、或鏡片與影像感測單元間的距離，以達到變焦(Zooming)與對焦(Focusing)的功效。

參閱圖1與圖2，現有的一種可沿一光軸L伸縮的調焦模組1，包含一變焦馬達11、一沿該光軸L設置的凸輪筒12、一第一鏡群單元13、一第二鏡群單元14、一與該凸輪筒12同軸設置的直進筒15、一對焦馬達16、一安裝於該對焦馬達16的導螺桿17、一對焦鏡片單元18，及一影像感測單元19。

該第一鏡群單元13包括複數穿設過該直進筒15且穿置於該凸輪筒12的第一連動銷131，該第二鏡群單元14包括複數穿設過該直進筒15且穿置於該凸輪筒12的第二連動銷141。當該變焦馬達11驅動該凸輪筒12旋轉時，藉由該等第一、二連動銷131、141帶動該第一、二鏡群單元13、14沿該光軸L位移，達到相對該影像感測單元19變焦的功效。

當欲對焦時，藉由該對焦馬達16轉動該導螺桿17，進而改變該對焦鏡片單元18與該影像感測單元19間的距離，達到對焦的效果。

由上述可知，必須藉由該凸輪筒12與該直進筒15帶動該等第一、二連動銷131、141，以及藉由該導螺桿17帶動該對焦鏡片單元18，才能改變該第一、二鏡群單元13、14與該對焦鏡片單元18在該光軸L上的位置，其中，所使用到的構件多而複雜且佔用空間大，同時需精密製作的凸輪筒12將提高製作成本，近日雖有壓電材料或液態鏡頭所製成調焦模組1，卻亦有成本居高不下且應用領域過於侷限的缺點。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以簡便地達到調焦功能並縮減佔用體積的調焦模組。

於是，本發明調焦模組是包含一第一光學元件、一導軌單元、一第一導引單元及一控制單元。

該第一光學元件沿一光軸設置，該導軌單元平行於該光軸設置。

該第一導引單元導引該第一光學元件沿該光軸位移，包括一套合於該導軌單元且供該第一光學元件安裝的第一承座及一連接且帶動該第一承座的第一彈性體，該第一彈性體具有一與該第一承座連接的第一內側段、一相反於該第一內側段的第一外側段，及一介於該第一內、外側段間的第一中間控制段。

該控制單元包括一套合於該第一彈性體的控制件，及一驅動該控制件沿一與該光軸相交的控制路徑位移的動力件，該控制件在一遠離該光軸的初始位置與一接近該光軸 的控制位置間位移，其中，在該初始位置時，該控制件位於該第一外側段，該第一中間控制段保持非平行於該控制路徑的未變形狀態，且該第一光學元件位於該光軸上的一原點，在該控制位置時，該控制件由該第一外側段滑移至該第一中間控制段，且迫使該第一中間控制段變形，且該第一光學元件位於該光軸上的一調焦點。

本發明之功效在於利用該控制件在該第一彈性體上沿該控制路徑滑移，進而帶動該第一光學元件在該導軌單元上沿該光軸在該原點與調焦點間移動，簡化連動構件且縮減佔用體積，便利地達到調焦功效。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3與圖4，本發明調焦模組的第一較佳實施例包含一第一光學元件2、一導軌單元3、一第一導引單元4及一控制單元5。

該第一光學元件2沿一光軸L設置，且在本較佳實施例中，該第一光學元件2為光學鏡片。

該導軌單元3包括一對導軸31，該對導軸31平行於該光軸L設置。

該第一導引單元4用於導引該第一光學元件2沿該光 軸L位移，該第一導引單元4包括一供該第一光學元件2安裝的第一承座41、一連接且帶動該第一承座41的第一彈性體42，及一對相對該對導軸31設置於該第一承座41上的第一樞耳43。其中，該對第一樞耳43套合於該對導軸31上，使得該第一承座41得以藉由該對第一樞耳43沿該對導軸31滑移。

該第一彈性體42為一種琴鋼片，具有良好的機械性能，適於應用在需進行重複性操作的元件上，該第一彈性體42具有一與該第一承座41連接的第一內側段421、一相反於該第一內側段421的第一外側段422，及一介於該第一內、外側段421、422間的第一中間控制段423。

該控制單元5包括一套合於該第一彈性體42的控制件51、一驅動該控制件51沿一與該光軸L相交的控制路徑P位移的動力件52，及一導引該控制件51沿該控制路徑P位移的導軌塊53。在本較佳實施例中，該控制路徑P是與該光軸L垂直正交。

該動力件52具有一渦桿521及一連動該渦桿521的馬達522，該導軌塊53具有一供該控制件51可滑移地套設的鳩尾槽531，該控制件51具有一圈圍該第一彈性體42的第一套合槽511、一與該渦桿521嚙合的渦輪條512，及一套設於該鳩尾槽531的鳩尾凸條514。

參閱圖4與圖5，藉由該動力件52供給動力，使得該控制件51在一遠離該光軸L的初始位置與一接近該光軸L的控制位置間位移。

參閱圖4，其中，在該初始位置時，該控制件51位於該第一彈性體42第一外側段422，該第一中間控制段423保持非平行於該控制路徑P的未變形狀態，且該第一光學元件2位於該光軸L上的一原點O。在本較佳實施例中，該第一中間控制段423在未變形狀態下呈線性。

參閱圖3與圖5，當欲使該控制件51由該初使位置移動到該控制位置時，該馬達522驅動該渦桿521轉動，進而帶動該渦輪條512位移，使得該控制件51由該第一彈性體42第一外側段422滑移至該第一中間控制段423，並迫使該第一中間控制段423變形，且此時該第一光學元件2位於該光軸L上的一調焦點F。

利用該動力件52推動該控制件51沿該第一彈性體42與該導軌塊53在該控制路徑P上位移，進而帶動該第一彈性體42變形使得該第一光學元件2在該原點O與調焦點F間位移，利用該第一彈性體42的第一中間控制段423斜率，決定該控制件51與該第一光學元件2間的位移關係。

值得一提的是，該第一中間控制段423在未變形狀態下也可呈非線性，即，可改變該第一中間控制段423的曲線形狀來滿足不同的使用需求。該第一光學元件2也可為影像感測單元，例如可令一光學鏡片(圖未示)固定不動，而改變影像感測單元在該光軸L上的位置。該控制路徑P也可與該光軸L夾其他角度。(圖皆未示)

參閱圖6、圖7與圖8，本發明調焦模組的第二較佳實施例與該第一較佳實施例構件與組裝方式大致相同，不同 之處在於該第二較佳實施例更包含一第二光學元件6及一第二導引單元7。

在本較佳實施例中，該第二光學元件6亦為光學鏡片。

該第二導引單元7用於導引該第二光學元件6沿該光軸L位移，包括一供該第二光學元件6安裝的第二承座71、一連接且帶動該第二承座71的第二彈性體72，及一對相對該對導軸31設置於該第二承座71上的第二樞耳73。

該第二彈性體72亦為一種琴鋼片，具有一與該第二承座71連接的第二內側段721、一相反於該第二內側段721的第二外側段722，及一介於該第二內、外側段721、722間的第二中間控制段723。

其中，該控制單元5的控制件51亦套合於該第二彈性體72，即該控制件51更具有一圈圍該第二彈性體72的第二套合槽513。

且該控制件51沿該控制路徑P在該初始位置與控制位置間位移，在該初始位置時，該控制件51位於該第二外側段722，該第二中間控制段723保持非平行於該控制路徑P的未變形狀態，且該第二光學元件6位於該光軸L上的一第二原點O2，在該控制位置時，該控制件51由該第二外側段722滑移至該第二中間控制段723，且迫使該第二中間控制段723變形，且該第二光學元件6位於該光軸L上的一第二調焦點F2。

圖7顯示該第一、二光學元件2、6分別位於該光軸L 上的一第一原點O1與該第二原點O2，圖8則顯示該第一、二光學元件2、6分別位於該光軸L上的一第一調焦點F1與該第二調焦點F2。

在本較佳實施例中，該第一中間控制段423在未變形狀態下呈線性，而該第二中間控制段723在未變形狀態下呈非線性曲線形狀。

值得一提的是，該第一中間控制段423在未變形狀態下也可呈非線性，而該第二中間控制段723在未變形狀態下也可呈線性，端視使用需求決定該第一、二中間控制段423、723的曲線形狀。該第一、二光學元件2、6也可為光學鏡片以外的光學元件。(圖皆未示)

綜上所述，利用由琴鋼片製成的該第一、二彈性體42、72，帶動該第一、二光學元件2、6沿該光軸L位移，且藉由改變該第一、二彈性體42、72的曲線形狀，能使得該調焦模組的應用更多元化，經由該第一、二彈性體42、72以簡化該調焦模組的構件與連動關係，並同時達到變焦與對焦的功效，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧第一光學元件

3‧‧‧導軌單元

31‧‧‧導軸

4‧‧‧第一導引單元

41‧‧‧第一承座

42‧‧‧第一彈性體

421‧‧‧第一內側段

422‧‧‧第一外側段

423‧‧‧第一中間控制段

43‧‧‧第一樞耳

5‧‧‧控制單元

51‧‧‧控制件

511‧‧‧第一套合槽

512‧‧‧渦輪條

513‧‧‧第二套合槽

514‧‧‧鳩尾凸條

52‧‧‧動力件

521‧‧‧渦桿

522‧‧‧馬達

53‧‧‧導軌塊

531‧‧‧鳩尾槽

6‧‧‧第二光學元件

7‧‧‧第二導引單元

71‧‧‧第二承座

72‧‧‧第二彈性體

721‧‧‧第二內側段

722‧‧‧第二外側段

723‧‧‧第二中間控制段

73‧‧‧第二樞耳

L‧‧‧光軸

P‧‧‧控制路徑

O‧‧‧原點

O1‧‧‧第一原點

O2‧‧‧第二原點

F‧‧‧調焦點

F1‧‧‧第一調焦點

F2‧‧‧第二調焦點

圖1是一側視圖，說明以往的一種調焦模組；圖2是一頂視圖，說明以往的調焦模組； 圖3是一立體圖，說明本發明的一種調焦模組的一第一較佳實施例；圖4是一側視圖，說明本第一較佳實施例的一控制件在一遠離一光軸的初始位置；圖5是一類似於圖4的視圖，說明本第一較佳實施例的該控制件在一接近該光軸的控制位置；圖6是一立體圖，說明本發明的一種調焦模組的一第二較佳實施例；圖7是一側視圖，說明本第二較佳實施例的該控制件在該初始位置；及圖8是一類似於圖7的視圖，說明本第二較佳實施例的該控制件在該控制位置。

2‧‧‧第一光學元件

3‧‧‧導軌單元

4‧‧‧第一導引單元

41‧‧‧第一承座

42‧‧‧第一彈性體

421‧‧‧第一內側段

422‧‧‧第一外側段

423‧‧‧第一中間控制段

5‧‧‧控制單元

51‧‧‧控制件

52‧‧‧動力件

L‧‧‧光軸

Claims (18)

1. 一種調焦模組，包含：一第一光學元件，沿一光軸設置；一導軌單元，平行於該光軸設置；一第一導引單元，導引該第一光學元件沿該光軸位移，包括一套合於該導軌單元且供該第一光學元件安裝的第一承座及一連接且帶動該第一承座的第一彈性體，該第一彈性體具有一與該第一承座連接的第一內側段、一相反於該第一內側段的第一外側段，及一介於該第一內、外側段間的第一中間控制段；及一控制單元，包括一套合於該第一彈性體的控制件，及一驅動該控制件沿一與該光軸相交的控制路徑位移的動力件，該控制件在一遠離該光軸的初始位置與一接近該光軸的控制位置間位移，其中，在該初始位置時，該控制件位於該第一外側段，該中間控制段保持非平行於該控制路徑的未變形狀態，且該第一光學元件位於該光軸上的一原點，在該控制位置時，該控制件由該第一外側段滑移至該第一中間控制段，且迫使該第一中間控制段變形，且該第一光學元件位於該光軸上的一調焦點。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的調焦模組，其中，該導軌單元包括一對導軸，該第一導引單元更包括一對相對該對導軸設置於該第一承座上的第一樞耳。
3. 依據申請專利範圍第1項所述的調焦模組，其中，該控 制路徑是與該光軸垂直正交。
4. 依據申請專利範圍第3項所述的調焦模組，其中，該第一彈性體為一種琴鋼片。
5. 依據申請專利範圍第4項所述的調焦模組，其中，該第一中間控制段在未變形狀態下呈線性。
6. 依據申請專利範圍第4項所述的調焦模組，其中，該第一中間控制段在未變形狀態下呈非線性。
7. 依據申請專利範圍第3項所述的調焦模組，其中，該控制單元的動力件具有一渦桿及一連動該渦桿的馬達，該控制件具有一圈圍該第一彈性體的第一套合槽，及一與該渦桿嚙合的渦輪條。
8. 依據申請專利範圍第1項所述的調焦模組，其中，該第一光學元件為光學鏡片。
9. 依據申請專利範圍第1項所述的調焦模組，更包含一第二光學元件，及一導引該第二光學元件沿該光軸位移的第二導引單元，該第二導引單元包括一套合於該導軌單元且供該第二光學元件安裝的第二承座，及一連接且帶動該第二承座的第二彈性體，該第二彈性體具有一與該第二承座連接的第二內側段、一相反於該第二內側段的第二外側段，及一介於該第二內、外側段間的第二中間控制段，其中，該控制單元的控制件套合於該第二彈性體，且沿該控制路徑在該初始位置與控制位置間位移，在該初始位置時，該控制件位於該第二外側段，該第二中間控制段保持非平行於該控制路徑的未變形狀態，且 該第二光學元件位於該光軸上的一第二原點，在該控制位置時，該控制件由該第二外側段滑移至該第二中間控制段，且迫使該第二中間控制段變形，且該第二光學元件位於該光軸上的一第二調焦點。
10. 依據申請專利範圍第9項所述的調焦模組，其中，該導軌單元包括一對導軸，該第一導引單元更包括一對相對該對導軸設置於該第一承座上的第一樞耳，該第二導引單元更包括一對相對該對導軸設置於該第二承座上的第二樞耳。
11. 依據申請專利範圍第9項所述的調焦模組，其中，該控制路徑是與該光軸垂直正交。
12. 依據申請專利範圍第11項所述的調焦模組，其中，該第一、二彈性體為一種琴鋼片。
13. 依據申請專利範圍第11項所述的調焦模組，其中，該第一中間控制段在未變形狀態下呈線性。
14. 依據申請專利範圍第11項所述的調焦模組，其中，該第一中間控制段在未變形狀態下呈非線性。
15. 依據申請專利範圍第11項所述的調焦模組，其中，該第二中間控制段在未變形狀態下呈線性。
16. 依據申請專利範圍第11項所述的調焦模組，其中，該第二中間控制段在未變形狀態下呈非線性。
17. 依據申請專利範圍第9項所述的調焦模組，其中，該控制單元的動力件具有一渦桿及一連動該渦桿的馬達，該控制件具有一圈圍該第一彈性體的第一套合槽、一圈圍 該第二彈性體的第二套合槽，及一與該渦桿嚙合的渦輪條。
18. 依據申請專利範圍第9項所述的調焦模組，其中，該第一、二光學元件為光學鏡片。