CN102854602A

CN102854602A - 嵌套式盘形凸轮调焦机构

Info

Publication number: CN102854602A
Application number: CN2012103129439A
Authority: CN
Inventors: 李小虎
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: CN102854602B

Abstract

嵌套式盘形凸轮调焦机构，属于凸轮调焦领域。本发明提供的嵌套式盘形凸轮调焦机构解决了嵌套式光学系统调焦机构复杂，调焦精度低等问题，该机构主要包括：第一镜座、第二镜座、第三镜座、第四镜座、第五镜座、第六镜座、滑块、导轨、盘形凸轮、从动件及弹簧等部件；第一镜座与第六镜座构成第一镜座组，第二镜座与第五镜座构成第二镜座组，第三镜座与第四镜座构成第三镜座组；各镜座组之间仅沿光轴方向有相对移动，构成嵌套式结构；三个盘形凸轮分别通过从动件控制三组嵌套镜座的运动规律，改变三组嵌套镜座的位置，从而实现对整个系统的调焦；本发明采用独立的镜座和盘形凸轮结构，相比圆柱凸轮，结构简单，加工成本低，调焦精度高。

Description

嵌套式盘形凸轮调焦机构

技术领域

本发明属于凸轮调焦领域。

背景技术

通常情况下，透镜是圆形的，相应的用来装配固定透镜的镜座或镜筒也是圆形的。为了使结构简单而紧凑，加工方便，从易于保证透镜间同轴度及各种配合公差等各方面综合考虑，在凸轮调焦领域中，大多采用的是圆柱凸轮。然而，在某些光学调焦系统中，圆柱凸轮结构的使用有其局限性。

如图1所示的光学系统中，透镜a与f构成第一透镜组，透镜b与e构成第二透镜组, 透镜c与d构成第三透镜组。调焦时，第一、三透镜组向左移动，第二透镜组向右移动，六透镜构成三重嵌套式结构。对于类似于图1所示的嵌套式光学系统，采用圆柱凸轮结构将是非常复杂的，需要用到多层镜筒或镜座的套合。随着嵌套层数的增加，镜筒或镜座的套合层数会成倍的增加，每一套合层都会存在加工和装配误差，如此积累下去，误差会越来越大，直至无法满足系统的精度要求。而且，随着嵌套层数的增加，需要的凸轮槽数也会相应的增加，如果所有的凸轮槽都加工在同一个镜筒上，就有可能会出现凸轮槽交叉的现象，导致无法实现各个嵌套层的准确调焦。

再者，为了能让滚子或从动件能在凸轮槽内灵活转动，凸轮槽宽度就应略大于滚子直径，这就会导致凸轮槽与滚子之间存在间隙，影响调焦精度。虽然目前有一些措施能从理论上消除凸轮槽与滚子之间的间隙，但是这样无疑会增加机构总体的复杂程度，提高加工成本和装调的难度。

发明内容

为了满足嵌套式光学系统的调焦要求，简化嵌套式圆柱凸轮调焦机构，避免凸轮槽与滚子的配合间隙误差，本发明提供了一种嵌套式盘形凸轮调焦机构。

本发明解决技术问题采取的技术方案是，嵌套式盘形凸轮调焦机构，该机构包括第一镜座、第二镜座、第三镜座、第四镜座、第五镜座、第六镜座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、滑块、导轨、第一凸轮、第二凸轮、第三凸轮、从动件，弹簧；第一镜座、第二镜座、第三镜座、第四镜座、第五镜座和第六镜座沿光轴方向依次排列，分别通过滑块安装在导轨上，且均能沿导轨轴向滑动；第一镜座与第六镜座通过第一连杆固定连接，相对位置保持不变，组成第一镜座组；第二镜座与第五镜座通过第二连杆固定连接，相对位置保持不变，组成第二镜座组；第三镜座与第四镜座通过第三连杆固定连接，相对位置保持不变，组成第三镜座组；第一镜座组、第二镜座组、第三镜座组之间仅沿光轴方向有相对移动，构成嵌套式结构；从动件分别与第一连杆、第二连杆、第三连杆固定连接，且通过弹簧分别与第一凸轮、第二凸轮、第三凸轮的凸轮面滑动紧密接触；第一凸轮通过从动件和第一连杆驱动第一镜座组沿导轨移动；第二凸轮通过从动件和第二连杆驱动第二镜座组沿导轨移动；第三凸轮通过从动件和第三连杆驱动第三镜座组沿导轨移动。

本发明具有如下有益效果：

1、采用独立的镜座结构，通过单独调节各个镜座来保证各透镜的同轴度要求，精度不会随嵌套层数的增加而降低，而且嵌套层数越多，本发明的优势就越明显。

2、使用单独的盘形凸轮对每组透镜分别进行调焦，相比于在同一凸轮上加工所有凸轮槽，避免了嵌套镜组之间的耦合联动，只要装调得当，就可以获得更高的精度。

3、利用弹簧力将从动件紧紧压靠在凸轮面上，避免了凸轮槽与从动件之间的间隙，消除了回程误差。

附图说明

图1是嵌套式光学系统示意图；

图2是嵌套式盘形凸轮调焦机构的立体图；

图3是嵌套式盘形凸轮调焦机构的左视图；

图4是嵌套式盘形凸轮调焦机构中镜座组件示意图；

图5是嵌套式盘形凸轮调焦机构中凸轮组件示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

如图2、图3、图4、图5所示，嵌套式盘形凸轮调焦机构，包括：第一镜座1、第二镜座2、第三镜座3、第四镜座4、第五镜座5、第六镜座6、第一连杆7、第二连杆8、第三连杆9、滑块10、导轨11、第一凸轮12、第二凸轮13、第三凸轮14、从动件15、弹簧16、弹簧挡片17、凸轮轴18、联轴器19、电机20。第一镜座1与第六镜座6之间的相对位置保持不变，构成第一镜座组；第二镜座2与第五镜座5之间的相对位置保持不变，构成第二镜座组；第三镜座3与第四镜座4之间的相对位置保持不变，构成第三镜座组；第一、二、三镜座组之间彼此仅沿光轴方向有相对位移，六镜座构成嵌套式结构。该调焦机构通过改变第一镜座组，第二镜座组，第三镜座组的位置以实现对整个系统的调焦。

第一镜座1、第二镜座2、第三镜座3、第四镜座4、第五镜座5、第六镜座6依次固定在六个滑块10上，滑块10与导轨11滑动接触；滑块10与导轨11的配合精度以及导轨11的直线度都要严格满足系统的要求。通过修磨镜座底面或者滑块10的顶面可调节镜座之间的同轴度，使其达到系统要求。

每个镜座内至少安装一块透镜，第一镜座1两侧对称设有第一连接孔1-1；第二镜座2两侧对称设有第二连接孔2-1；第三镜座3两侧对称设有第三连接孔3-1；第四镜座4两侧对称设有第四连接孔4-1；第五镜座5两侧对称设有第五连接孔5-1；第六镜座6两侧对称设有第六连接孔6-1。为了保证连接孔的同轴度与一致性，可采用整体加工法，即同组内的两镜座固定在一起同时加工连接孔。第一连接孔1-1、第二连接孔2-1、第三连接孔3-1、第四连接孔4-1、第五连接孔5-1、第六连接孔6-1均为凸台结构，必要时可修磨此凸台以调节镜座间的相对位置。

第一连杆7的两端分别与第一镜座1上的连接孔1-1和第六镜座6上的连接孔6-1固定连接，以保持第一镜座1与第六镜座6的相对位置不变，将第一镜座1与第六镜座6连接成一整体，构成第一镜座组；同样地，第二连杆8的两端分别与第二镜座2上的连接孔2-1和第五镜座5上的连接孔5-1固定连接，以保证第二镜座2与第五镜座5的相对位置不变，将第二镜座2与第五镜座5连接成一整体，构成第二镜座组；第三连杆9的两端分别与第三镜座3上的连接孔3-1和第四镜座4上的连接孔4-1固定连接，以保持第三镜座3与第四镜座4的相对位置不变，将第三镜座3与第四镜座4连接成一整体，构成第三镜座组。

凸轮机构采用偏心直动平底从动件凸轮机构，三个从动件15（本实例中，由于三个凸轮的从动件相同，所以采用同一编号15。根据不同的应用，三个从动件也可采用不同的形状或大小，例如较大的凸轮可以采用较长的从动件，较小的凸轮采用较短的从动件）分别固定在第一连杆7、第二连杆8和第三连杆9上，弹簧挡片17固定在导轨11的底部，从动件15与弹簧挡片17之间设有弹簧16。依靠弹簧16的拉力或压力使得从动件15的一面始终与第一凸轮12、第二凸轮13、第三凸轮14的凸轮轮廓面紧密滑动连接。

第一凸轮12、第二凸轮13、第三凸轮14分别固定在凸轮轴18的相应位置，凸轮轴18通过联轴器19与电机20相连。

整个调焦过程为：电机20转动，带动凸轮轴18上的第一凸轮12、第二凸轮13、第三凸轮14旋转，从而推动从动件15，三个从动件15分别带动第一连杆7、第二连杆8、第三连杆9运动，与第一连杆7、第二连杆8、第三连杆9相连的各组镜座相应的移动，实现调焦运动。各组镜座的运动规律由第一凸轮12、第二凸轮13、第三凸轮14的轮廓曲线决定。

Claims

1.嵌套式盘形凸轮调焦机构，其特征在于，该机构包括第一镜座（1）、第二镜座（2）、第三镜座（3）、第四镜座（4）、第五镜座（5）、第六镜座（6）、第一连杆（7）、第二连杆（8）、第三连杆（9）、滑块（10）、导轨（11）、第一凸轮（12）、第二凸轮（13）、第三凸轮（14）、从动件（15）、弹簧（16）；第一镜座（1）、第二镜座（2）、第三镜座（3）、第四镜座（4）、第五镜座（5）和第六镜座（6）沿光轴方向依次排列，分别通过滑块（10）安装在导轨（11）上，且均能沿导轨（11）轴向滑动；第一镜座（1）与第六镜座（6）通过第一连杆（7）固定连接，相对位置保持不变，组成第一镜座组；第二镜座（2）与第五镜座（5）通过第二连杆（8）固定连接，相对位置保持不变，组成第二镜座组；第三镜座（3）与第四镜座（4）通过第三连杆（9）固定连接，相对位置保持不变，组成第三镜座组；第一镜座组、第二镜座组、第三镜座组之间仅沿光轴方向有相对移动，构成嵌套式结构；从动件（15）分别与第一连杆（7）、第二连杆（8）、第三连杆（9）固定连接，且通过弹簧（16）分别与第一凸轮（12）、第二凸轮（13）、第三凸轮（14）的凸轮面滑动紧密接触；第一凸轮（12）通过从动件（15）和第一连杆（7）驱动第一镜座组沿导轨（11）移动；第二凸轮（13）通过从动件（15）和第二连杆（8）驱动第二镜座组沿导轨（11）移动；第三凸轮（14）通过从动件（15）和第三连杆（9）驱动第三镜座组沿导轨（11）移动。

2.根据权利要求1所述的嵌套式盘形凸轮调焦机构，其特征在于，所述的第一连杆（7）的两端分别与第一镜座（1）上的第一连接孔（1-1）和第六镜座（6）上的第六连接孔（6-1）固定连接；所述的第二连杆（8）的两端分别与第二镜座（2）上的第二连接孔（2-1）和第五镜座（5）上的第五连接孔（5-1）固定连接；所述的第三连杆（9）的两端分别与第三镜座（3）上的第三连接孔（3-1）和第四镜座（4）上的第四连接孔（4-1）固定连接。

3.根据权利要求2所述的嵌套式盘形凸轮调焦机构，其特征在于，所述的第一连接孔（1-1）、第二连接孔（2-1）、第三连接孔（3-1）、第四连接孔（4-1）、第五连接孔（5-1）、第六连接孔（6-1）均为凸台结构。

4.根据权利要求1所述的嵌套式盘形凸轮调焦机构，其特征在于，所述的第一凸轮（12）、第二凸轮（13）、第三凸轮（14）均为盘形凸轮。

5.根据权利要求1所述的嵌套式盘形凸轮调焦机构，其特征在于，所述的第一镜座（1）、第二镜座（2）、第三镜座（3）、第四镜座（4）、第五镜座（5）和第六镜座（6）内至少安装一块透镜。