TWI422951B - 光圈調整裝置 - Google Patents

Description

光圈調整裝置

　　本發明關於一種光圈調整裝置，特別關於一種具有齒輪環的光圈調整裝置。

　　請參閱第1圖及第2圖，其為一種習知的光圈調整裝置9。光圈調整裝置9包含一框體91、一齒輪環92、一葉片93、一步進馬達94及一蓋板95。

　　齒輪環92利用複數掛軸922分別於蓋板95之複數滑溝951滑動，可轉動地懸掛於蓋板95上，且具有一個導溝921。葉片93可擺動地連接於框體91，且部分遮蔽框體91的光圈孔911。此外，葉片93具有一凸柱931，伸入於齒輪環92的導溝921中。步進馬達94及蓋板95則是固定在框體91上，並且步進馬達94的驅動齒輪941跟齒輪環92相齧合。

　　當步進馬達94轉動時，可帶動驅動齒輪941及齒輪環92轉動。齒輪環92轉動時，位在導溝921的凸柱931會被齒輪環92推動，進而迫使葉片93相對於框體91擺動。隨著葉片93的擺動角度增加，光圈孔911被葉片93遮蔽的面積也會增加。光圈孔911被葉片93遮蔽的面積與光圈孔911的原始面積的比值可稱做『遮蔽率』。

　　因此，藉由控制步進馬達94的轉動量（轉動步數），即可控制光圈孔911的遮蔽率。

　　由上述可知，習知的光圈調整裝置9可順利實現光圈調整的目的，但是仍有些缺失，說明如下。

1. 葉片93的擺動範圍是由導溝921的長度所控制。當導溝921越長時，葉片93的擺動範圍會越大，而光圈孔911的遮蔽率也會越大。然而，齒輪環92受限於必需設置供步進馬達94之驅動齒輪941嚙合之齒、以及用以將齒輪環92掛在蓋板95上之掛軸922等其他元件，因而沒有足夠的面積來供導溝921延長，因此光圈孔911的遮蔽率難以提升。
2. 為細微控制遮蔽率，使遮蔽率的變化增量較小，必需減少步進馬達94每轉一步所造成的齒輪環92轉動角度之增量。驅動齒輪941與齒輪環92的轉速比越大時，步進馬達94每轉一步所造成的齒輪環92轉動角度增量越小，葉片93的擺動角度增量也會越小，進而使遮蔽率的變化增量較小，此舉有益於進光量之細微控制。然而，減少驅動齒輪941之齒數以增加轉速比，有其限制，因此驅動齒輪941與齒輪環92的轉速比不易提升。另外，若減小步進馬達94每轉動一步之角度，以減少步進馬達94每轉一步所造成的齒輪環92轉動角度之增量，亦受限於步進馬達94之規格。因此，習知光圈調整裝置9之光圈孔911遮蔽率的變化增量較大，不利於進光量之細微控制。
3. 齒輪環92是掛在蓋板95上，因此齒輪環92需要有掛軸922。然而掛軸922加工不易，且掛軸922需要較高的加工精度，才能讓齒輪環92順暢地轉動，因此不利用大量生產。另，掛軸922與蓋板95之間的摩擦力較大，使得驅動該齒輪環92的扭力需較大。
4. 齒輪環92因為需設置掛軸922和導溝921，齒輪環92的尺寸會較大，齒輪環92的重量也會較重，造成驅動齒輪環92的扭力必需增加。

　　有鑑於此，提供一種可改善至少一種上述缺失的光圈調整裝置，乃為此業界亟待解決的問題。

　　本發明之一目的在於提供一種光圈調整裝置，其具有較長的導溝，以增加葉片的擺動範圍，進而增加光圈孔的遮蔽率。

　　本發明一實施例所揭露的光圈調整裝置，包括一支架、一齒輪環、至少一葉片及一連接件。該支架包含一光圈孔及一第一導溝，並具有一第一側及與該第一側相對之一第二側。該齒輪環可轉動地設置於該支架之該第一側，而該至少一葉片可擺動地設置於該支架之該第二側，用以部分遮蔽該光圈孔。該連接件固定於該齒輪環並穿過該第一導溝與該至少一葉片連接。該齒輪環適以轉動該齒輪環而使該連接件沿著該第一導溝移動，以帶動該至少一葉片擺動。

　　藉此，本發明一實施例的支架可提供較大的面積供第一導溝延長，因此齒輪環的旋轉範圍及葉片的擺動範圍均可增加，進而增加光圈孔的遮蔽率。此外，齒輪環不需要設置導溝，因此齒輪環的尺寸及重量都可減少，進而減少驅動齒輪環所需的扭力。

　　為讓上述一目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以較佳之實施例配合所附圖式進行詳細說明。

　　請參閱第3至第5圖，為本發明的光圈調整裝置1的一較佳實施例。該光圈調整裝置1可裝設於一投影機（圖未示）中，以調整投影機所投射出的光線的亮度。該光圈調整裝置1包括一支架11、一齒輪環12、至少一葉片13、一連接件14及一驅動模組15。

　　請參閱第5圖及第6圖之ㄧ實施例，支架11可為一圓盤結構，且具有一第一側以及與第一側相對之一第二側。此外，支架11包含一光圈孔111、一第一導溝112、一環狀凹陷113、一容置空間114、一肋部115及多個凸點116。

　　光圈孔111可位於支架11的中心處，而第一導溝112位於光圈孔111的外圍，且沿著光圈孔111的圓周方向延伸。光圈孔111及第一導溝112都軸向地貫通支架11。環狀凹陷113則是設置在支架11的第一側，且環繞光圈孔111，而第一導溝112位於環狀凹陷113中。容置空間114位於支架11的周緣處，且軸向地貫通支架11。此外，容置空間114更與環狀凹陷113相連通。肋部115可為一長條狀結構，且設置在支架11的第二側，並沿著光圈孔111的周向延伸。凸點116可為半球狀或半圓柱狀的結構，且設置於環狀凹陷113中，並沿著光圈孔111的周向等距分佈。

　　齒輪環12大致上可呈一圓環形，其外環面具有多個齒121。齒輪環12可轉動地設置於支架11的第一側。齒輪環12沿著一旋轉軸線122旋轉，並且旋轉軸線122可通過光圈孔111的軸心，因此齒輪環12實際上可沿著光圈孔111的軸心旋轉。此外，齒輪環12更設置於環狀凹陷113中，以限制齒輪環12相對光圈孔111徑向移動，如第4圖所示。齒輪環12的內環面與凸點116相接觸，形成點與面或是線與面的接觸，所以齒輪環12與支架11的接觸面積較少，因此齒輪環12相對支架11之轉動時，摩擦力較小。

　　值得一提的是，支架11與齒輪環12的材料無特別限定。於實際應用上，本發明之支架11可為塑膠射出成形，而齒輪環12之材質可為金屬(例如銅)。較佳地，支架11係以有自潤性之材質製成，藉此不需外加潤滑油，齒輪環12即可順暢地相對支架11旋轉。

　　至少一葉片13可大致呈一彎月形結構，用以部分地遮蔽光圈孔111。在一實施例中，葉片13包含相互疊置的一第一葉片13A及一第二葉片13B。其中，第一葉片13A與肋部115接觸，以減少與支架11的接觸面積，進而減少摩擦力而易於擺動。第一葉片13A的第二導溝132至轉軸131的距離比第二葉片13B的短，且第一葉片13A之轉軸131相較於第二葉片13B之轉軸131，較為接近齒輪環12的旋轉軸線122。各葉片13A、13B具有一轉軸131及一第二導溝132。第二導溝132更是沿一延伸方向延伸，且該延伸方向可通葉片13的轉軸131。

　　請配合參閱第7圖及第8圖之ㄧ實施例，第一葉片13A及第二葉片13B可擺動地設置於支架11的第二側，轉軸131及第二導溝132則大致分別位在光圈孔111徑向的兩側。第一葉片13A及一第二葉片13B分別沿著轉軸131相對於支架11擺動，而第二導溝132之延伸方向通過齒輪環12的旋轉軸線122（或是光圈孔111的軸心），以避免連接件14在帶動第一葉片13A及第二葉片13B時發生干涉。此外，由光圈孔111的軸向觀之，第二導溝132與第一導溝112部分地重疊；且隨著第一葉片13A及第二葉片13B的擺動角度改變，光圈孔111被遮蔽的面積（遮蔽率）會隨著改變。

　　葉片13（第一葉片13A及第二葉片13B）可由金屬(例如銅)所製成，因為支架11較佳地係以有自潤性之材質製成，所以不需外加潤滑油，亦可順暢地相對支架11旋轉。

　　連接件14可為一圓柱體，且固定於齒輪環12上，以隨著齒輪環12一起轉動。連接件14穿過第一導溝112，當齒輪環12轉動時，連接件14沿著第一導溝112移動。如第7圖及第8圖所示，當連接件14移動到第一導溝112的末端時，齒輪環12將無法繼續旋轉。由此可知，第一導溝112的長度可限制齒輪環12的旋轉範圍，第一導溝112的長度(二末端間的距離)越大，齒輪環12的旋轉範圍越大。而本發明便是將第一導溝112設置在支架11上，使第一導溝112有充足的空間延伸，以增加齒輪環12的旋轉範圍。在一實施例中，齒輪環12之旋轉範圍實質上為100度。

　　連接件14穿過第一導溝112後，進一步與至少一葉片13(第一葉片13A及第二葉片13B)連接。如此，當連接件14沿著第一導溝112移動時，可帶動第一葉片13A及第二葉片13B擺動。詳細地說，連接件14透過伸入第一葉片13A之第二導溝132及第二葉片13B之第二導溝132中，來跟第一葉片13A及第二葉片13B連接。連接件14可同時在第一葉片13A及第二葉片13B之第二導溝132中移動，並迫使第一葉片13A及第二葉片13B擺動。

　　第7圖及第8圖所示，由於連接件14至第一葉片13A的轉軸131及至第二葉片13B的轉軸131的距離不同，第一葉片13A與第二葉片13B的旋轉(擺動)範圍也會不一樣。在一實施例中，齒輪環12的旋轉範圍約為100度時，第一葉片13A之旋轉範圍實質上為52度，第二葉片13B之旋轉範圍實質上為40.5度。由於第一葉片13A及第二葉片13B之擺動範圍及尺寸均不同，第一葉片13A與第二葉片13B擺動時，可分別遮蔽光圈孔111的不同部分，藉此提高光圈孔111的遮蔽率。在一實施例中，光圈孔111的遮蔽率可達80％。

　　由上述可知，葉片13的數量增加時，光圈孔111的遮蔽率可提高。所以若光圈孔111的遮蔽率需增加時，一第三葉片(圖未示)可疊置在第二葉片13B上；或者若光圈孔111的遮蔽率需減少時，第二葉片13B可移除，只保留第一葉片13A。

　　驅動模組15可產生旋轉運動，且其旋轉運動量可控制。驅動模組15連接齒輪環12，以驅動齒輪環12旋轉而使連接件14沿第一導溝112移動，以帶動葉片13(第一葉片13A及第二葉片13B)擺動。驅動模組15可控制齒輪環12的旋轉角度，以控制葉片13的擺動角度，進而調整光圈孔111的遮蔽率。

　　在一實施例中，驅動模組15可包含一馬達151、一驅動齒輪152及一雙層齒輪153。馬達151可為可控制馬達轉軸的旋轉角度的馬達，例如步進馬達或是伺服馬達。驅動齒輪152固定於馬達151，以為馬達151驅動而沿馬達轉軸旋轉。驅動齒輪152及雙層齒輪153均位於支架11的容置空間114中。雙層齒輪153具有一第一級(齒輪)1531及一第二級(齒輪)1532，第一級1531之齒數小於第二級1532之齒數。第一級1531伸入支架11之環狀凹陷113中，且與齒輪環12的齒121相齧合；第二級1532則與驅動齒輪152相齧合。

　　藉此，馬達151的旋轉動能可透過驅動齒輪152及雙層齒輪153傳遞至齒輪環12，以使得齒輪環12旋轉。再者，由於雙層齒輪153的關係，齒輪環12與驅動齒輪152的轉速比於一實施例中可達到1比11。因此，於一實施例中，當馬達151的最小旋轉角度增量為20度時，齒輪環12的最小旋轉角度增量為1.82度。將齒輪環12的旋轉範圍100度除以1.82度，可得知齒輪環12的旋轉範圍可分成約55段，意味著第一葉片13A及第二葉片13B的擺動範圍也可分成約55段。換句話說，光圈孔111的遮蔽率可分成約55段來調整，遮蔽率的變化增量小，利於細微控制通過光圈孔111之光量。

　　值得一提的是，雙層齒輪153的第一級1531及第二級1532的齒數可以調整，以改變齒輪環12與驅動齒輪152的轉速比，以因應不同的需求。因此，不會為了增大轉速比，使驅動齒輪152齒數太少，或使齒輪環12齒型太小而不易製造。

　　光圈調整裝置1更可包括一蓋板16及一罩體17。蓋板16固定在支架11的第一側，而齒輪環12位於蓋板16及支架11之間，且齒輪環12並不需如習知光圈調整裝置9吊掛在蓋板16上，而是直接容置於具有自潤性之支架11之環狀凹陷113中。蓋板16可限制齒輪環12的軸向移動，以防止齒輪環12脫離支架11。

　　罩體17固定於支架11的第二側，而該至少一葉片13、驅動齒輪152及雙層齒輪153都位於罩體17及支架11之間，馬達151則固定於罩體17的外緣面上。罩體17可限制葉片13的軸向移動，以防止葉片13脫離支架11。

　　上述為該光圈調整裝置1的說明，該光圈調整裝置1具有至少一下述特點：

1. 齒輪環12上無導溝及掛軸，因此齒輪環12的尺寸較小、重量較輕，使得齒輪環12的驅動扭力減少。此外齒輪環12易於加工製造，所以生產成本較低。
2. 支架11可提供較大的面積供第一導溝112延伸，以增加齒輪環12及葉片13的旋轉範圍，進而增加光圈孔111的遮蔽率。
3. 支架11可為塑膠，因此可藉由射出成形等方式來製作出，以降低生產成本。此外，支架11可具有自潤性，無需外加潤滑油即可讓齒輪環12及葉片13易於旋轉，以降低驅動扭力。
4. 雙層齒輪153可大幅增加驅動齒輪152與齒輪環12的轉速比，以增加調整光圈孔111遮蔽率的段數。
5. 第一葉片13A及第二葉片13B（或更多葉片13）分別遮蔽光圈孔111的不同部分，以增加光圈孔111的遮蔽率。

　　上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

[本發明]

1‧‧‧光圈調整裝置

11‧‧‧支架

111‧‧‧光圈孔

112‧‧‧第一導溝

113‧‧‧環狀凹陷

114‧‧‧容置空間

115‧‧‧肋部

116‧‧‧凸點

12‧‧‧齒輪環

121‧‧‧齒

122‧‧‧旋轉軸線

13‧‧‧葉片

13A‧‧‧第一葉片

13B‧‧‧第二葉片

131‧‧‧轉軸

132‧‧‧第二導溝

14‧‧‧連接件

15‧‧‧驅動模組

151‧‧‧馬達

152‧‧‧驅動齒輪

153‧‧‧雙層齒輪

1531‧‧‧第一級

1532‧‧‧第二級

16‧‧‧蓋板

17‧‧‧罩體

[習知]

9‧‧‧光圈調整裝置

91‧‧‧框體

911‧‧‧光圈孔

92‧‧‧齒輪環

921‧‧‧導溝

922‧‧‧掛軸

93‧‧‧葉片

931‧‧‧凸柱

94‧‧‧步進馬達

941‧‧‧驅動齒輪

95‧‧‧蓋板

951‧‧‧滑溝

第1圖為習知的光圈調整裝置的組合圖。

第2圖為習知的光圈調整裝置的分解圖。

第3圖為本發明的光圈調整裝置的較佳實施例的組合圖。

第4圖為本發明的光圈調整裝置的較佳實施例的分解圖。

第5圖為本發明的光圈調整裝置的較佳實施例的另一分解圖。

第6圖為本發明的光圈調整裝置的較佳實施例的部分元件的組合圖。

第7圖為本發明的光圈調整裝置的較佳實施例的光圈最小的示意圖。

第8圖為本發明的光圈調整裝置的較佳實施例的光圈最大的示意圖。

1‧‧‧光圈調整裝置

11‧‧‧支架

111‧‧‧光圈孔

112‧‧‧第一導溝

113‧‧‧環狀凹陷

114‧‧‧容置空間

116‧‧‧凸點

12‧‧‧齒輪環

121‧‧‧齒

122‧‧‧旋轉軸線

13‧‧‧葉片

13A‧‧‧第一葉片

13B‧‧‧第二葉片

131‧‧‧轉軸

132‧‧‧第二導溝

14‧‧‧連接件

15‧‧‧驅動模組

151‧‧‧馬達

152‧‧‧驅動齒輪

153‧‧‧雙層齒輪

1531‧‧‧第一級

1532‧‧‧第二級

16‧‧‧蓋板

17‧‧‧罩體

Claims (14)

1. 一種光圈調整裝置，包括：
   　　一支架，包含一光圈孔及一第一導溝，並具有一第一側及與該第一側相對之一第二側；
   　　一齒輪環，可轉動地設置於該支架之該第一側；
   　　至少一葉片，可擺動地設置於該支架之該第二側，用以部分遮蔽該光圈孔；以及
   　　一連接件，固定於該齒輪環並穿過該第一導溝與該至少一葉片連接；
   　　其中該齒輪環適以轉動而使該連接件沿該第一導溝移動，以帶動該至少一葉片擺動。
2. 如請求項1所述之光圈調整裝置，其中該至少一葉片具有一第二導溝，該連接件伸入該第二導溝中，適以於該第二導溝中移動，並迫使該至少一葉片擺動。
3. 如請求項2所述之光圈調整裝置，其中該至少一葉片具有一轉軸，該至少一葉片係沿該轉軸相對於該支架擺動。
4. 如請求項3所述之光圈調整裝置，其中該齒輪環沿一旋轉軸線旋轉，該第二導溝係沿一延伸方向延伸，並且該延伸方向通過該齒輪環之該旋轉軸線及該至少一葉片之該轉軸。
5. 如請求項4所述之光圈調整裝置，其中該至少一葉片包含相互疊置之一第一葉片及一第二葉片，該第一葉片之該轉軸相較於該第二葉片之該轉軸較接近該齒輪環之該旋轉軸線，並且該連接件伸入該第一葉片之該第二導溝及該第二葉片之該第二導溝中。
6. 如請求項5所述之光圈調整裝置，其中該支架包含一肋部，並且該肋部與該第一葉片接觸。
7. 如請求項5所述之光圈調整裝置，其中該齒輪環之一旋轉範圍實質上為100度，該第一葉片之一旋轉範圍實質上為52度，並且該第二葉片之一旋轉範圍實質上為40.5度。
8. 如請求項1所述之光圈調整裝置，其中該光圈調整裝置更包含一驅動模組，該驅動模組包括一馬達、一雙層齒輪及一驅動齒輪，該驅動齒輪固定於該馬達，該雙層齒輪具有一第一級及一第二級，分別與該齒輪環及該驅動齒輪齧合，並且該第一級之一齒數小於該第二級之一齒數。
9. 如請求項8所述之光圈調整裝置，其中該支架具有一容置空間，並且該雙層齒輪及該驅動齒輪位於該容置空間中。
10. 如請求項8所述之光圈調整裝置，其中該齒輪環對該驅動齒輪之一轉速比為1比11。
11. 如請求項1所述之光圈調整裝置，其中該支架具有環繞該光圈孔之一環狀凹陷，該第一導溝位於該環狀凹陷中，並且該齒輪環係設置於該環狀凹陷中。
12. 如請求項11所述之光圈調整裝置，其中該支架包含設置於該環狀凹陷中之複數凸點，該等凸點與該齒輪環接觸。
13. 如請求項1所述之光圈調整裝置，其中該支架係自潤性。
14. 如請求項1所述之光圈調整裝置，其中該光圈調整裝置更包括與該支架固定之一蓋板及一罩體，該至少一葉片位於該罩體及該支架之間，並且該齒輪環位於該蓋板及該支架之間。