一种电动调焦镜头和投影机的制作方法

1.本实用新型涉及投影机技术领域，具体涉及一种电动调焦镜头和投影机。


背景技术：

2.近年来，国产lcd投影机因为性价比越来越好而广泛出现于家庭或者年轻人的个人娱乐用途。为了增加投影机易用性和用户体验美感，部分投影机对镜头进行了电动调焦创新设计，投影机可实现自动聚焦，无需用户进行繁琐的手动聚焦操作。
3.参见图8和图9所示，近十年来国产lcd投影机镜头最广泛的技术结构为包括镜头组件、调焦环64'。镜头组件包括镜头主筒62'(装光学透镜组件的圆筒的业内俗称)和用于将镜头主筒62'安装固定到投影机上的镜头外筒63'，具体是镜头主筒62'的外壁上，制作了外螺纹或者凸起的柱子，与镜头外筒63'内筒壁上制作的内螺纹或者斜槽进行对应组合，可理解为类似于螺杆和螺母的相对运动关系；调焦环64'为圆筒状，内壁上设有截面为u型的导轨641'(在圆筒的径向截面看)一处或者多处，人手通过抓住调焦环64'的外壁进行旋转镜头主筒62'实现调焦操作，即在镜头主筒62'的外筒壁上还设有和调焦环64'的内筒壁上的导轨641'数量相等、位置相对的凸台621'，镜头主筒62'套入到调焦环64'内，凸台621'位于导轨641'内，镜头主筒62'的外壁和调焦环64'的内壁之间保留一定的配合间隙。
4.当镜头外筒63'固定在投影机机壳上时，手动旋转调焦环64'，通过制作限位结构(一般是制作在投影机的机壳上)保持调焦环64'在镜头组件的轴向不发生位移，进而导轨641'就会带动所述凸台621'旋转，进而镜头主筒62'绕其光轴做圆周运动，而镜头外筒63'是固定的，凸台621'可以在导轨641'内滑动，镜头主筒62'和镜头外筒63'的螺纹做相对运动，进而实现镜头主筒62'(和透镜组件)在镜头组件的光轴方向的前后位移，从而实现对投影画面进行聚焦。
5.当前的电动调焦镜头，一般为在一个马达60'的输出轴上固定一个主动齿轮61'，在调焦环64'外筒壁上制作齿轮并和主动齿轮61'咬合，马达60'一般安装于镜头外筒63'的某个部位；于是马达60'旋转带动主动齿轮61'旋转，进而带动调焦环64'旋转，实现和上述手动调焦等效的过程。这个过程本质是用马达60'的旋转做功代替人手旋转调焦环64'的操作，进而转换为镜头透镜组件的直线位移。
6.这种简易的工程结构设计已经在实践中大量验证了存在严重的可靠性风险，具体表现为主动齿轮61'和调焦环64'出现跳齿打滑，或者镜头主筒62'和镜头外筒63'的螺纹出现卡死等故障，无法实现电动调焦。针对上述技术问题，本公司于2022年03月09日申报了一款电动调焦镜头，专利号为cn202220518242.x，其解决了现有电动调焦镜头跳齿、卡死等品质风险，为用户提供更加技术成熟稳定的投影机产品，增加了用户的满意度。但此电动调焦镜头中由于输入齿轮的旋转中心线与镜头组件的光轴相平行，使得电机的安装方向同镜头组件的光轴相平行，而电机采用此种安装方向，在先制作投影机光机而后制作投影机外壳的情况下，是可以适用的，但对已上市的产品，即投影机外壳已经开模制作好的情况下，投影机又希望于升级电动调焦，上述电机的安装方式就可能会出现结构干涉而不能使用的问
题，因此需要创新设计制作全新的电动调焦结构，以适应对体积敏感的产品、以及已经制作好模具而不能使用上述调焦结构的产品。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种电动调焦镜头，本实用新型在解决了现有电动调焦镜头跳齿、卡死等品质风险，为用户提供更加技术成熟稳定的投影机产品的同时，有效保证了投影机整机尺寸小巧，给用户带来了更好的体验度。
8.为实现上述目的，本实用新型提供了一种电动调焦镜头，包括镜头组件、用于所述镜头组件调焦的调焦组件：所述镜头组件包括镜头主筒、外套于所述镜头主筒上的镜头外筒，所述镜头主筒与所述镜头外筒移动并转动连接；
9.所述调焦组件包括箱体、电机、输入锥齿轮、输出锥齿轮、传动轴、传动齿轮、调焦环和定中组件，所述箱体与所述镜头外筒相连接，所述电机安装于所述箱体上，所述输入锥齿轮安装于所述电机的输出轴上，所述调焦环外套于所述镜头主筒上并与所述镜头主筒移动并转动连接；
10.所述调焦环外壁上设有齿轮盘，所述输出锥齿轮与所述传动齿轮相叠加并成一体结构，所述输出锥齿轮与传动齿轮通过所述传动轴转动安装于所述箱体上，所述输入锥齿轮与所述输出锥齿轮相啮合，所述传动齿轮与所述齿轮盘相啮合，所述输入锥齿轮的旋转中心线与所述镜头组件的光轴相垂直，所述传动轴的旋转中心线与所述镜头组件的光轴相平行；
11.所述定中组件安装于所述箱体上，所述调焦环旋转时所述定中组件保持所述调焦环的旋转中心线与所述镜头组件的光轴相平行。
12.进一步地，所述定中组件包括多个定中齿轮，多个所述定中齿轮转动安装于所述箱体上，多个所述定中齿轮均与所述齿轮盘相啮合，所述定中齿轮的数量至少为三个。
13.进一步地，所述定中组件包括多个定中滚轮，多个所述定中滚轮转动安装于所述箱体上，多个所述定中滚轮和所述调焦环的外壁滚动线接触配合，所述定中滚轮的数量至少为三个。
14.进一步地，所述调焦组件还包括触发结构和行程开关，所述触发结构设于所述调焦环的外壁上，所述行程开关安装于所述箱体上，所述调焦环在旋转预设角度后所述触发结构触碰所述行程开关。
15.进一步地，所述箱体上设有窗口，所述行程开关的触头穿过所述窗口。
16.进一步地，所述镜头主筒与所述镜头外筒螺纹配合连接，或者所述镜头主筒上设有斜槽，所述镜头外筒上设有与所述斜槽相配合的凸起。
17.进一步地，所述箱体包括底壳、与所述底壳对合安装的壳盖，所述镜头外筒与所述底壳相连接。
18.进一步地，所述调焦环内壁设有导槽，所述镜头主筒外壁上设有与所述导槽相配合的凸台，所述凸台插入至所述导槽内。
19.进一步地，所述导槽的数量为多个，多个所述导槽沿所述调焦环的内壁圆周均布设置，所述凸台与所述导槽的数量相同且位置相对。
20.本实用新型还提供了一种投影机，包括所述的电动调焦镜头。
21.本实用新型的有益效果如下：
22.1、本实用新型通过设置定中组件对调焦环进行定位，使调焦环旋转带动镜头主筒移动并转动时，调焦环的旋转中心线保持与镜头组件的光轴相平行，调焦环不会出现偏心和倾斜，从而不会出现跳齿打滑，镜头主筒和镜头外筒出现卡死等故障，以解决了现有电动调焦镜头跳齿、卡死等品质风险，为用户提供更加技术成熟稳定的投影机产品，增加了用户的满意度。
23.2、本实用新型通过输入锥齿轮和输出锥齿轮对电机的输入旋转方向进行90
°
换向，使得输入锥齿轮的旋转中心线与镜头组件的光轴相垂直，从而电机的安装方向同镜头组件的光轴相垂直。针对已上市的产品，即投影机外壳已经开模制作好的情况下，本实用新型电机的安装方式很好地解决了现有技术存在的结构干涉而不能使用的问题，同时有效保证了投影机整机尺寸小巧，给用户带来了更好的体验度。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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。
25.图1是本实用新型的立体图；
26.图2为图1拆掉壳盖后的立体图；
27.图3是图2的分解展示图；
28.图4为图2的主视图；
29.图5是图2拆掉镜头组件和箱体后的立体图；
30.图6是本实用新型调焦环、触发结构和行程开关的立体图；
31.图7是本实用新型镜头主筒的立体图；
32.图8是现有电动调焦镜头的原理示意图；
33.图9是现有电动调焦镜头的分解展示图。
具体实施方式
34.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
36.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
38.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.实施例一：
40.参见图1-图7所示，本实用新型提供的一种电动调焦镜头，包括镜头组件、用于所述镜头组件调焦的调焦组件：所述镜头组件包括镜头主筒31、外套于所述镜头主筒31上的镜头外筒32，所述镜头主筒31与所述镜头外筒32移动并转动连接。
41.所述调焦组件包括箱体1、电机20、输入锥齿轮21、输出锥齿轮23、传动轴22、传动齿轮24、调焦环4和定中组件，所述箱体1与所述镜头外筒32相连接，所述电机20安装于所述箱体1上，所述输入锥齿轮21安装于所述电机20的输出轴上，所述调焦环4外套于所述镜头主筒31上并与所述镜头主筒31移动并转动连接。
42.所述调焦环4外壁上设有齿轮盘43，所述输出锥齿轮23与所述传动齿轮24相叠加并成一体结构，所述输出锥齿轮23与传动齿轮24通过所述传动轴22转动安装于所述箱体1上，所述输入锥齿轮21与所述输出锥齿轮23相啮合，所述传动齿轮24与所述齿轮盘43相啮合，所述输入锥齿轮21的旋转中心线与所述镜头组件3的光轴相垂直，所述传动轴22的旋转中心线与所述镜头组件3的光轴相平行。
43.所述定中组件安装于所述箱体1上，所述调焦环4旋转时所述定中组件保持所述调焦环4的旋转中心线与所述镜头组件的光轴相平行。
44.本实施例镜头组件通过镜头外筒32安装于投影机上，其中调焦环4在投影机上限位结构的作用下，使得调焦环4只能转动不能轴向移动，此为现有投影机的常规技术，故不做过多赘述。
45.本实施例电机20带动输入锥齿轮21旋转，输入锥齿轮21旋转带动输出锥齿轮23旋转，输出锥齿轮23旋转对应的传动齿轮24旋转，传动齿轮24旋转带动齿轮盘43旋转，从而带动调焦环4旋转，调焦环4旋转带动镜头主筒31相对于调焦环4旋转的同时并进行移动，同时镜头主筒31相对于镜头外筒32转动并移动，以实现镜头组件3的调焦功能。
46.参照图8-9所示，现有技术中主动齿轮61'将马达60'的动力传递至调焦环64'过程中，主动齿轮61'只承担传递动力的作用，而调焦环64'受到的各种外力，尤其设计不当时产生的倾斜的，单方向的力量等，导致跳齿故障，主要便是此原因引起。
47.现有技术镜头组件卡死等故障，也是因为主动齿轮61'单方向对调焦环64'进行施力，致使调焦环64'出现偏心和倾斜，调焦环64'还会将偏移的力传递给镜头主筒62'，进而镜头主筒62'和镜头主筒63'出现摩擦力过大而卡死，进而烧毁马达60'。
48.而本实施例通过设置定中组件对调焦环4进行定位，使调焦环4旋转带动镜头主筒31移动并转动时，调焦环4的旋转中心线保持与镜头组件3的光轴相平行，调焦环4不会出现偏心和倾斜，从而不会出现跳齿打滑，镜头主筒31和镜头外筒32出现卡死等故障，以解决了
现有电动调焦镜头跳齿、卡死等品质风险，为用户提供更加技术成熟稳定的投影机产品，增加了用户的满意度。
49.本实施例通过输入锥齿轮21和输出锥齿轮23对电机20的输入旋转方向进行90
°
换向，使得输入锥齿轮21的旋转中心线与镜头组件3的光轴相垂直，从而电机20的安装方向同镜头组件3的光轴相垂直，而电机20采用此种安装方向，不会导致投影机的整体体积偏大，有效保证了投影机整机尺寸小巧，给用户带来了更好的体验度，产品更新颖。针对已上市的产品，即投影机外壳已经开模制作好的情况下，本实施例电机20的安装方式很好地解决了现有技术存在的结构干涉而不能使用的问题。
50.本实施例中定中组件的结构具有如下两种：
51.第一种：所述定中组件包括多个定中齿轮26，多个所述定中齿轮26转动安装于所述箱体1上，多个所述定中齿轮26均与所述齿轮盘43相啮合，所述定中齿轮26的数量至少为三个。以图2-5为例，此时定中齿轮26的数量为三个，三个定中齿轮26绕所述镜头组件的光轴在圆周方向按120
°
均匀间隔布置，即三个定中齿轮26相对于齿轮盘43圆周均布设置，用于对所述调焦环4进行同轴定位，当然三个定中齿轮26也可以非均布设置，即多个定中齿轮26可以沿圆周均布设置，也可以非均布设置，此不做具体的限定。
52.第二种：所述定中组件包括多个定中滚轮，多个所述定中滚轮转动安装于所述箱体上，多个所述定中滚轮和所述调焦环4的外壁滚动线接触配合，所述定中滚轮的数量至少为三个。此时定中滚轮的数量为三个，三个定中滚轮绕所述镜头组件的光轴在圆周方向按120
°
均匀间隔布置，即三个定中滚轮相对于齿轮盘43圆周均布设置，用于对所述调焦环4进行同轴定位，当然三个定中滚轮也可以非均布设置，即多个定中滚轮可以沿圆周均布设置，也可以非均布设置，此不做具体的限定。此参见专利号cn202220518242.x所公开的。
53.定中组件第一种结构中，定中齿轮26、调焦环4等原材料的精度非常关键，所以模具和原材料成本也会略高。在追求性价比时，又希望尽可能避免现有技术常会出现的卡死和跳齿等品质问题，定中组件第二种结构中用定中滚轮代替定中齿轮26是一个较好的解决办法，能有效降低本实施例电动调焦镜头的制作精度，具有一定的性价比。因为定中滚轮不像定中齿轮26一样和调焦环4的齿轮盘43啮合，而是和调焦环4的外壁以线接触(即两个圆柱外壁相切)的方式配合，这样对公差的需求就低了很多。
54.本实施例所述镜头主筒31与所述镜头外筒32螺纹配合连接，或者所述镜头主筒31上设有斜槽，所述镜头外筒32上设有与所述斜槽相配合的凸起，以实现镜头主筒31与镜头外筒32的移动并转动连接，此为现有投影机的成熟技术，故不做过多赘述。
55.本实施例进一步优选地，所述调焦组件还包括触发结构42和行程开关5，所述触发结构42设于所述调焦环4的外壁上，所述行程开关5安装于所述箱体上，所述调焦环4在旋转预设角度后所述触发结构42触碰所述行程开关5。预设角度可以是270度、280度、290度、300度、310度、320度、330度、340度、350度等。当调焦环4在旋转预设的正转或者反转角度后通过触发结构42触碰行程开关5的触头，投影机包括的电气系统发送信号给电机20，使得电机20停止工作，镜头主筒31停止运动，避免镜头主筒31位移至机械端部，确保调焦的行程在固定范围内运动，防止镜头主筒31出现过热烧毁等问题。同时通过设置行程开关5还方便了自动对焦时软件设计。
56.如果镜头主筒31和镜头外筒32是螺纹配合连接，镜头主筒31位移到机械端部时，
此时镜头主筒31和镜头外筒32相当于螺杆和螺母拧死的状态，电机20如果继续旋转，则因为镜头主筒31不能旋转而可能出现过热烧毁；如果电机20此时反向旋转，因为运行到机械端部后，镜头主筒31螺纹的摩擦力非常大，也可能无法有效反转启动而过热烧毁。特别单lcd投影机的镜头，通常重量大，行程长，镜头主筒31的外螺纹312的阻力往往极大，而且镜头主筒31上的外螺纹311的配合间隙有很严格的要求。通过本实施例设计的触发结构42和行程开关5，能有效解决了上述镜头主筒31出现过热烧毁等问题。
57.本实施例中行程开关5的数量可以为一个、两个、三个、四个等，此不做具体的限定。图1-6为例，行程开关5的数量为一个。
58.本实施例中触发结构42可以是凸台、凸点和凸拱等等结构形式，能有效触发行程开关5动作便可。
59.本实施例所述箱体1上设有窗口，所述行程开关5的触头穿过所述窗口，以方便触发结构42触碰行程开关5的触头。
60.本实施例所述箱体1包括底壳10、与所述底壳10对合安装的壳盖11，所述镜头外筒32与所述底壳10相连接。其中窗口设于壳盖11上。
61.本实施例所述调焦环4内壁设有导槽41，所述镜头主筒31外壁上设有与所述导槽41相配合的凸台311，所述凸台311插入至所述导槽41内。通过导槽41和凸台311实现调焦环4与镜头主筒31的移动并转动连接，此为现有投影机的成熟技术，故不做过多赘述。
62.本实施例优选地所述导槽41的数量为多个，多个所述导槽41沿所述调焦环4的内壁圆周均布设置，所述凸台311与所述导槽41的数量相同且位置相对。
63.实施例二：
64.本实施例提供的一种投影机，包括实施例一中所述的电动调焦镜头。
65.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
66.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。