CN101025541A - 摄影系统中的锥齿轮传动调光机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光学机械技术领域，涉及一种摄影系统中的锥齿轮传动调光机构。本发明将两个密度盘分别安装在两个相互有一倾角的锥齿轮轴上，采用一组构件同时带动两个锥齿轮轴转动使两个互相倾斜的密度盘向不同方向旋转，使入射光经过两个密度盘折射并衰减得到摄影所需的光学密度；将直密度盘与安装有滤光片的齿轮盘同轴安装，并用一组构件带动安装有滤光片的齿轮盘旋转，由滤光片滤掉通过密度盘折射并衰减的光中除背景所需颜色光以外波长的光，从而得到摄影过程中需要的不同光学密度的颜色背景。本发明结构简单、零件少，零件加工难度小，两个密度盘与齿轮盘的位置容易调整，且由于采用限位机构的定位，齿轮盘位置定位精确。
Description
技术领域
本发明属于光学机械技术领域，涉及一种摄影系统中的调光机构。
背景技术
光学系统中的摄影机在摄影过程中由于工作环境的变化，使入射到主摄影系统胶片上的光强弱不均匀，这样目标不能清晰地被成像到主摄影系统焦平面的胶片上。为了取得目标与背景的最佳对比度，保证光学系统的成像质量，通常采用调光机构对入射到胶片上背景光的强弱和颜色进行控制，使胶片上的背景有适当的光学密度和合适的颜色。
现有技术的调光机构如图1、2、3、4、5、6所示，包括箱体1-10，第一电机1-1，齿轮轴1-7，电位计1-8，第一双联齿轮轴1-14，直-锥双联齿轮1-13，锥-锥双联齿轮1-12，密度盘支撑轴1-18，密度盘用直齿轮1-15，锥齿轮轴1-16，过渡轴1-17，直密度盘1-19，斜密度盘1-20，齿轮箱1-22，第二电机1-23，传动轴1-26，滤光片1-25，透光窗1-36，滤光片轮1-32，电位器1-30。第一电机1-1、电位计1-8固定安装在箱体1-10上，第一电机1-1的轴通过齿轮传动机构与齿轮轴1-7和电位计1-8的轴联接，该齿轮传动机构包括第一电机齿轮1-2、直齿双联齿轮轴1-3、直齿双联齿轮1-4、过渡齿轮轴1-5、过渡齿轮1-6、电位计齿轮1-9、直齿轮1-11；齿轮轴1-7安装在箱体1-10上，与箱体1-10动联接。第一双联齿轮轴1-14固定安装在箱体1-10上；密度盘支撑轴1-18安装在箱体1-10上，与箱体1-10动联接。直-锥双联齿轮1-13、锥-锥双联齿轮1-12安装在第一双联齿轮轴1-14上，与第一双联齿轮轴1-14动联接，齿轮轴1-7端部的锥齿轮与直-锥双联齿轮1-13、锥-锥双联齿轮啮合。直密度盘1-19固定安装在密度盘支撑轴1-18上，与密度盘支撑轴1-18同轴安装。过渡轴1-17安装在密度盘支撑轴1-18上，与密度盘支撑轴1-18动联接，过渡轴1-17斜轴部分的轴线与密度盘支撑轴1-18的轴线有一相对倾角，锥齿轮轴1-16与过渡轴1-17的斜轴部分同轴安装，两者为动联接；斜密度盘1-20固定在锥齿轮轴1-16的一端，且与锥齿轮轴1-16同轴，使直密度盘1-19与斜密度盘1-20有一相对倾角。锥齿轮轴1-16与锥-锥双联齿轮1-12啮合。密度盘用直齿轮1-15固定安装在密度盘支撑轴1-18上，并与直-锥双联齿轮1-13啮合。
第二电机1-23和电位器1-30固定安装在齿轮箱1-22上；传动轴1-26安装在齿轮箱1-22上，与齿轮箱1-22动联接，并且传动轴1-26与密度盘支撑轴1-18的轴线在同一直线上；滤光片轮1-32固定安装在传动轴1-26上，并与传动轴1-26同轴；第二电机1-23的轴通过齿轮传动机构与滤光片轮1-32和电位器1-30的轴联接，该齿轮传动机构包括第二电机齿轮1-24、第二双联齿轮轴1-27、第二双联齿轮1-28、滤光传动齿轮1-29、电位器齿轮1-31。滤光片1-25和透光窗1-36固定安装在滤光片轮1-32上，并沿圆周方向均匀分布。
第二电机1-23的轴转动，通过齿轮传动机构同时带动滤光片轮1-32和电位器1-30转动，滤光片轮1-32转动使其上的滤光片1-25和透光窗1-36沿圆周方向运动。当滤光片轮1-32上的透光窗1-36与入射光的位置相对应时，由电位器1-30反馈位置信号，控制第二电机1-23停止转动。第一电机1-1的轴转动，通过齿轮传动机构同时带动齿轮轴1-7和电位计1-8的轴转动，同时齿轮轴1-7通过直-锥双联齿轮1-13、密度盘用直齿轮1-15、密度盘支撑轴1-18带动直密度盘1-19旋转，通过锥-锥双联齿轮1-12、锥齿轮轴1-16带动斜密度盘1-20向相反方向旋转，使入射光通过直密度盘1-19和斜密度盘1-20产生折射并衰减，由于直密度盘1-19和斜密度盘1-20之间有个相对倾角，使在第二密度盘上反射的杂光反射到主光路以外。当经过直密度盘1-19和斜密度盘1-20折射并衰减的光满足背景光需要的光学密度时，由电位计1-8反馈位置信号，控制第一电机1-1停止转动，第一电机1-1也可以通过行程开关1-36来限制转动范围。第二电机1-23的轴转动，通过齿轮传动机构同时带动滤光片轮1-32和电位器1-30转动，滤光片轮1-32转动使其上的滤光片1-25沿圆周方向运动。当所需颜色的滤光片与入射光的位置相对应时，由电位器1-30反馈位置信号，控制第二电机1-23停止转动。这样通过直密度盘1-19和斜密度盘1-20折射并衰减的光再经滤光片使背景所需颜色的光通过，滤出其它颜色的光，得到背景所需的光学密度和颜色。这种调光机构两个密度盘控制机构与托盘控制机构设计成两个组件，零件多，结构复杂，且有些零件加工困难(如轴套)；两个密度盘与滤光片轮的位置不易调整；滤光片轮只通过电控编程限制电位器的转角范围，对高精度控制不利。
发明内容
为了解决现有技术零件多，结构复杂，且有些零件加工困难，两个密度盘与滤光片轮的位置不易调整的问题及滤光片轮只通过电控编程限制电位器的转角范围，对高精度控制不利的问题，本发明提供一种摄影系统中的锥齿轮传动调光机构。
本发明采用一组构件同时带动两个互相倾斜的密度盘向不同方向旋转，使入射光经过两个密度盘折射并衰减；将直密度盘与安装有滤光片的齿轮盘同轴安装，用一组构件带动安装有滤光片的齿轮盘旋转，使滤光片与入射光的位置相对应，由滤光片滤掉经过折射并衰减的光中不需要的光，而只让背景所需的颜色的光通过，从而得到摄影过程中需要的不同光学密度和合适的颜色。
本发明包括箱体2-10，第一电机2-1，齿轮轴2-7，电位计2-8，直锥齿轮轴2-17，直密度盘2-19，斜锥齿轮轴2-18，斜密度盘2-20，限位机构2-15，齿轮箱2-22，第二电机2-23，滤光片2-25，透光窗2-36，齿轮盘2-32，电位器2-30；第一电机2-1和电位计2-8固定安装在箱体2-10上，齿轮轴2-7安装在箱体2-10上，与箱体2-10动联接；第一电机2-1通过齿轮传动机构与齿轮轴2-7和电位计2-8的轴联接；斜锥齿轮轴2-18安装在箱体2-10上，与箱体2-10动联接；斜密度盘2-20固定安装在斜锥齿轮轴2-18上，与斜锥齿轮轴2-18同轴；斜锥齿轮轴2-18端部的锥型齿轮与齿轮轴2-7端部的锥齿轮啮合；直锥齿轮轴2-17安装在齿轮箱2-22上，与齿轮箱2-22动联接；直密度盘2-19固定安装在直锥齿轮轴2-17上，直锥齿轮轴2-17与齿轮轴2-7端部的锥齿轮啮合；斜锥齿轮轴2-18的轴线与直锥齿轮轴2-17的轴线之间的交角为4°～8°(角度根据直密度盘2-19和斜密度盘2-20所在光路位置、视场大小、光学系统的光学参数确定)，直密度盘2-19与斜密度盘2-20之间的倾斜角度为4°～8°；滤光片2-25和透光窗2-36固定安装在齿轮盘2-32上，齿轮盘2-32安装在齿轮箱2-22上，与直锥齿轮轴2-17同轴，并且与齿轮箱2-22动联接；齿轮盘2-32的轴套上加工有与滤光片和透光窗的数量之和相同的球形凹孔；第二电机2-23的轴通过齿轮传动机构与齿轮盘2-32和电位器2-30上的轴联接；限位机构2-15位于齿轮箱2-22上与齿轮盘2-32轴套上球形凹孔对应的轴向位置。
本发明的工作过程：首先启动第二电机2-23，第二电机2-23的轴转动，通过齿轮传动机构同时带动齿轮盘2-32和电位器2-30转动，当齿轮盘2-32上的透光窗2-36的位置与入射光的位置对准时，电位器2-30反馈位置信号，控制第二电机2-23停止转动，同时齿轮盘2-32由于限位机构2-15的作用准确定位。启动第一电机2-1，第一电机2-1的轴转动，通过齿轮传动机构同时带动齿轮轴2-7电位计2-8转动，由齿轮轴2-7带动斜锥齿轮轴2-18和直锥齿轮轴2-17同时向相反方向转动，使斜密度盘2-20以斜锥齿轮轴2-18的轴线为中心旋转，直密度盘2-19以直锥齿轮轴2-17的轴线为中心向与斜密度盘2-20相反的方向旋转，照射于斜密度盘2-20上的光经斜密度盘2-20和直密度盘2-19折射并衰减，由于斜密度盘2-20与直密度盘2-19之间有一相互倾角，使在第二密度盘上产生的二次反射的杂光反出主光路；当经过透光窗2-36射出的由斜密度盘2-20和直密度盘2-19折射并衰减的光的亮度满足背景要求时，由电位计2-8反馈位置信号，控制第一电机2-1停止转动；第一电机2-1也可以用行程开关2-36控制转动范围。启动第二电机2-23，第二电机2-23的轴转动，通过齿轮传动机构同时带动齿轮盘2-32和电位器2-30转动，当齿轮盘2-32上的背景所需颜色的滤光片的位置与入射光的位置对准时，电位器2-30反馈位置信号，控制第二电机2-23停止转动，同时齿轮盘2-32由于限位机构2-15的作用准确定位。
有益效果：本发明将两个密度盘分别安装在两个相互有一倾角的锥齿轮轴上，采用一组构件同时带动两个锥齿轮轴转动使两个互相倾斜的密度盘向不同方向旋转，使入射光经过两个密度盘折射并衰减得到摄影所需的光学密度；将直密度盘与安装有滤光片的齿轮盘同轴安装，并用一组构件带动安装有滤光片的齿轮盘旋转，由滤光片滤掉通过密度盘折射并衰减的光中除背景所需颜色光以外波长的光，从而得到摄影过程中需要的不同光学密度的颜色背景。本发明结构简单、零件少，零件加工难度小，两个密度盘与齿轮盘的位置容易调整，且由于采用限位机构的定位，齿轮盘位置定位精确。
附图说明
图1为现有技术密度盘组件主视图。图中1-36为行程开关。
图2为图1的H-H向视图。图中1-1为第一电机，1-2第一电机齿轮，1-3直齿双联齿轮轴，1-4直齿双联齿轮，1-5过渡齿轮轴，1-6过渡齿轮，1-7齿轮轴，1-8电位计，1-9电位计齿轮，1-11直齿轮。
图3为图1的F-F向视图。图中1-7为齿轮轴，1-11直齿轮，1-12锥-锥双联齿轮，1-19直密度盘，1-20斜密度盘，1-16锥齿轮轴，1-18密度盘支撑轴，1-13直-锥双联齿轮，1-10箱体，1-14第一双联齿轮轴，1-15密度盘用直齿轮，1-17过渡轴。
图4为现有技术滤光片组件主视图。图中1-30电位器。
图5为图4的A-A向视图。图中1-23为第二电机，1-22齿轮箱，1-24第二电机齿轮，1-25滤光片，1-36透光窗，1-32滤光片轮，1-26传动轴，1-27第二双联齿轮轴，1-28第二双联齿轮，1-29滤光传动齿轮。
图6为图4的B-B向视图。图中1-31为电位器齿轮。
图7为本发明主视图，也是摘要附图。图中2-10为箱体，2-18斜锥齿轮轴，2-20斜密度盘，2-15限位机构，2-13外圆柱筒体，2-14内圆柱筒体，2-17直锥齿轮轴，2-19直密度盘，2-25滤光片，2-32齿轮盘。
图8为图7的A-A向视图。图中2-25为滤光片，2-36透光窗。
图9为图8的B-B向视图。图中2-23为第二电机，2-24第二电机齿轮，2-27第二双联齿轮轴，2-28第二双联齿轮，2-25滤光片，2-32齿轮盘，2-13外圆柱筒体，2-14内圆柱筒体，2-17直锥齿轮轴，2-22齿轮箱，2-29第三双联齿轮轴，2-12第三双联齿轮，2-31电位器齿轮，2-30电位器。
图10为本发明的俯视图。
图11为本发明图10的C-C向视图。图中为2-36行程开关。
图12为本发明图11的D-D向视图。图中2-1为第一电机，2-2第一电机齿轮，2-3直齿双联齿轮轴，2-4直齿双联齿轮，2-5过渡齿轮轴，2-6过渡齿轮，2-7齿轮轴，2-11大齿轮，2-21小齿轮，2-9电位计齿轮，2-8电位计，2-10箱体。
图13为本发明限位机构2-15局部放大视图。图中2-15为限位机构、2-33弹簧套钉、2-34限位压簧、2-35钢球，2-10箱体，2-32齿轮盘。
具体实施方式
如图12所示，第一电机2-1、电位计2-8固定安装在箱体2-10的箱壁上；第一电机2-1与齿轮轴2-7和电位计2-8之间的齿轮传动机构包括第一电机齿轮2-2，直齿双联齿轮轴2-3，直齿双联齿轮2-4，过渡齿轮轴2-5，过渡齿轮2-6，齿轮轴2-7，大齿轮2-11，小齿轮2-21，电位计齿轮2-9。直齿双联齿轮轴2-3和过渡齿轮轴2-5由轴承作为支撑安装在箱体2-10的箱壁上，并且两者的轴线垂直于箱体2-10的箱壁。第一电机齿轮2-2用销钉固定在第一电机2-1的轴上；直齿双联齿轮2-4和过渡齿轮2-6分别用销钉固定安装在直齿双联齿轮轴2-3和过渡齿轮轴2-5上，过渡齿轮2-6采用双联齿轮；大齿轮2-11和小齿轮2-21用销钉固定安装在齿轮轴2-7上；电位计齿轮2-9用销钉固定安装在电位计2-8的轴上；第一电机齿轮2-2与直齿双联齿轮2-4的大齿轮啮合，直齿双联齿轮2-4的小齿轮与过渡齿轮2-6的大齿轮啮合，过渡齿轮2-6的小齿轮与大齿轮2-11啮合，小齿轮2-21与电位计齿轮2-9啮合。
如图7所示，斜锥齿轮轴2-18由轴承作为支撑安装在箱体2-10上，与箱体2-10动联接；斜密度盘2-20与斜锥齿轮轴2-18同轴，固定安装在斜锥齿轮轴2-18上，斜锥齿轮轴2-18端部的锥齿轮与齿轮轴2-7端部的锥齿轮啮合。如图8所示，三个不同颜色(橙、黄、中黄)圆形滤光片2-25和透光窗2-36均匀分布固定安装在齿轮盘2-32上，橙、黄、中黄滤光片2-25和透光窗2-36的圆心位于同一圆周上。如图7所示，在齿轮箱2-22的箱壁上加工有同轴的外圆柱筒体2-13和内圆柱筒体2-14，齿轮盘2-32的轴套由轴承作为支撑安装在齿轮箱2-22的外圆柱筒体2-13与内圆柱筒体2-14之间的间隙中，齿轮盘2-32的轴套外表面加工有沿圆周均匀分布的四个圆锥形凹孔。直密度盘2-19与直锥齿轮轴2-17同轴固定安装在直锥齿轮轴2-17上；直锥齿轮轴2-17由轴承作为支撑安装在齿轮箱2-22的内圆柱筒体2-14内孔中；直锥齿轮轴2-17端部的锥齿轮与齿轮轴2-7端部的锥齿轮啮合；斜锥齿轮轴2-18的轴线与直锥齿轮轴2-17的轴线相互倾角为7°(角度根据直密度盘2-19和斜密度盘2-20所在光路位置、视场大小、光学系统的光学参数确定)，直密度盘2-19与斜密度盘2-20之间的倾斜角度为7°。
如图13所示，上述限位机构2-15包括弹簧套钉2-33、限位压簧2-34、钢球2-35。弹簧套钉2-33、限位压簧2-34、钢球2-35安装在外圆柱筒体2-13筒壁上的通孔内，该通孔与齿轮盘2-32轴套上圆锥形凹孔对应的轴向位置；限位压簧2-34置于弹簧套钉2-33的轴向孔内，钢球2-35位于限位压簧2-34与齿轮盘2-32轴套外表面之间。
第二电机2-23与齿轮盘2-32和电位器2-30的轴之间的齿轮传动机构如图9所示，第二电机2-23、电位器2-30固定安装在齿轮箱2-22的箱壁上，第二双联齿轮轴2-27、第三双联齿轮轴2-29由轴承作为支撑安装在齿轮箱2-22的箱壁上。第二电机齿轮2-24用销钉固定在第二电机2-23的轴上，第二双联齿轮2-28和第三双联齿轮2-12分别用销钉固定在第二双联齿轮轴2-27和第三双联齿轮轴2-29上，电位器齿轮2-31用销钉固定在电位器2-30的轴上。第二电机齿轮2-24与第二双联齿轮2-28的大齿轮啮合；电位器齿轮2-31与第三双联齿轮轴2-29的小齿轮啮合；第二双联齿轮2-28的小齿轮和第三双联齿轮轴2-29的大齿轮与齿轮盘2-32啮合。
Claims (4)
1、一种摄影系统中的锥齿轮传动调光机构，包括箱体，第一电机，齿轮轴，电位计，直密度盘，斜密度盘，齿轮箱，第二电机，滤光片，透光窗，电位器；第一电机和电位计固定安装在箱体上，齿轮轴安装在箱体上，与箱体动联接；第一电机通过齿轮传动机构与齿轮轴和电位计的轴联接；第二电机的轴通过齿轮传动机构与电位器上的轴联接；其特征在于还包括直锥齿轮轴(2-17)，斜锥齿轮轴(2-18)，限位机构(2-15)，齿轮盘(2-32)；斜锥齿轮轴(2-15)安装在箱体(2-10)上，与箱体(2-10)动联接；斜密度盘(2-20)固定安装在斜锥齿轮轴(2-18)上，与斜锥齿轮轴(2-18)同轴；斜锥齿轮轴(2-18)端部的锥型齿轮与齿轮轴(2-7)端部的锥齿轮啮合；直锥齿轮轴(2-17)安装在齿轮箱(2-22)上，与齿轮箱(2-22)动联接；直密度盘(2-19)固定安装在直锥齿轮轴(2-17)上，直锥齿轮轴(2-17)与齿轮轴(2-7)端部的锥齿轮啮合；斜锥齿轮轴(2-18)的轴线与直锥齿轮轴(2-17)的轴线之间的交角为4°～8°，直密度盘(2-19)与斜密度盘(2-20)之间的倾斜角度为4°～8°；滤光片(2-25)和透光窗(2-36)固定安装在齿轮盘(2-32)上，齿轮盘(2-32)安装在齿轮箱(2-22)上，与直锥齿轮轴(2-17)同轴，并且与齿轮箱(2-22)动联接；齿轮盘(2-32)的轴套上加工有与滤光片和透光窗的数量之和相同的球形凹孔；限位机构(2-15)位于齿轮箱(2-22)上与齿轮盘(2-32)轴套上球形凹孔对应的轴向位置。
2、根据权利要求1所述的摄影系统中的锥齿轮传动调光机构，其特征在于斜锥齿轮轴(2-18)的轴线与直锥齿轮轴(2-17)的轴线相互倾角为7°；直密度盘(2-19)与斜密度盘(2-20)之间的倾斜角度为7°。
3、根据权利要求1所述的摄影系统中的锥齿轮传动调光机构，其特征在于在齿轮箱(2-22)的箱壁上加工有同轴的外圆柱筒体(2-13)和内圆柱筒体(2-14)，齿轮盘(2-32)的轴套由轴承作为支撑安装在齿轮箱(2-22)的外圆柱筒体(2-13)与内圆柱筒体(2-14)之间的间隙中；直锥齿轮轴(2-17)由轴承作为支撑安装在齿轮箱(2-22)的内圆柱筒体(2-14)内孔中；齿轮盘(2-32)的轴套外表面加工有沿圆周均匀分布的四个圆锥形凹孔。
4、根据权利要求1所述的摄影系统中的锥齿轮传动调光机构，其特征在于限位机构(2-15)包括弹簧套钉(2-33)、限位压簧(2-34)、钢球(2-35)；弹簧套钉(2-33)、限位压簧(2-34)、钢球(2-35)安装在外圆柱筒体(2-13)筒壁上的通孔内，该通孔与齿轮盘(2-32)轴套上圆锥形凹孔对应的轴向位置；限位压簧(2-34)置于弹簧套钉(2-33)的轴向孔内，钢球(2-35)位于限位压簧(2-34)与齿轮盘(2-32)轴套外表面之间。
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