CN103823288B - 框架一体化式多杆导向连续变焦装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种框架一体化式多杆导向连续变焦装置。它包括具有两个腔室的框架，该框架为整体，腔室中有变倍透镜组和补偿透镜组；变倍透镜座上安装有至少3个直线轴承和1个变倍透镜座丝杆螺母；变倍透镜组丝杆一端连接变倍驱动电机，另一端插入变倍编码器中；补偿透镜座上安装有至少3个直线轴承和1个补偿透镜丝杆螺母；补偿透镜组丝杆一端连接补偿驱动电机，另一端插入补偿编码器中；变倍驱动电机和补偿驱动电机分别固定在立壁上。本发明框架一体化式多杆导向连续变焦装置优点是：整体刚性好，精度高，图像在振动条件下稳定，整机的环境适应性强，采用多杆导向实现运动的同轴性，结构工艺性好：易于加工和提高装调精度、确保导向透镜运动中的光轴一致性。
Description
技术领域
本发明涉及一种框架一体化式多杆导向连续变焦装置，属于精密仪器技术领域, 是一种实现变倍透镜组和补偿透镜组在轴向上产生有相互运动关系的装置。
背景技术
在长焦距连续变焦光学系统中，变倍透镜和补偿透镜的运动关系的稳定性是连续变焦光学系统成功的关键部分。通常的连续变焦系统中使用凸轮机构实现变焦透镜组和补偿透镜组的运动，凸轮机构的缺点是易卡滞、光轴一致性较差、控制精度低、凸轮加工难度高。对于长焦距连续变焦系统中，因变倍组和补偿组的行程较长，对凸轮的加工、凸轮机构的装调和驱动控制提出了更高要求。也有一些变焦系统使用滚珠丝杠和导向杆的方式实现变焦，这种方式的优点是运动平顺，不易卡滞，且控制精度很高。这种机构目前来说大多是较短行程（≤60mm）内所采用，且因导向杆与透镜组的连接采用直线轴承，由于其本身特点，必然存在微小间隙，在高频振动时，这种间隙传递到透镜组上将放大，导致图像晃动。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有技术的缺点，提供一种框架一体化式多杆导向连续变焦装置，该变焦装置整体刚性好，精度高，图像在振动条件下稳定，整机的环境适应性强，结构工艺性好：易于加工和提高装调精度、确保导向透镜运动中的光轴一致性。
本发明的技术方案是：
一种框架一体化式多杆导向连续变焦装置，它包括具有两个腔室的框架，该框架为整体，其中部立壁一侧腔室为变倍透镜腔室，安装包括1个变倍透镜的变倍透镜组，另一侧腔室为补偿透镜腔室，安装包括1个补偿透镜的补偿透镜组；所述变倍透镜组包括变倍透镜座，其上安装至少3个用于支承变倍透镜座的直线轴承和1个用于带动变倍透镜座直线移动的变倍透镜座丝杆螺母；穿过直线轴承的变倍透镜组导向杆及穿过变倍透镜座丝杆螺母的变倍透镜组丝杆各自两端分别与变倍透镜腔室壁和立壁连接；变倍透镜组丝杆一端连接变倍驱动电机，另一端插入固定在变倍透镜腔室壁上的变倍编码器中；所述补偿透镜组包括补偿透镜座，其上安装至少3个用于支承补偿透镜座的直线轴承和1个用于带动补偿透镜座直线移动的补偿透镜丝杆螺母；穿过直线轴承的补偿透镜组导向杆及穿过补偿透镜组丝杆螺母的补偿透镜组丝杆各自两端分别与补偿透镜腔室壁和立壁连接；补偿透镜组丝杆一端连接补偿驱动电机，另一端插入固定在补偿透镜腔室壁上的补偿编码器中；变倍驱动电机和补偿驱动电机分别固定在立壁上。
进一步的技术方案是：
所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其变倍编码器 以其外壳体通过一个编码器压环和编码器支架固定在变倍透镜腔室壁上；补偿编码器以其外壳体通过一个编码器压环和编码器支架固定在补偿透镜腔室壁上。
所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其用于支承变倍透镜座的直线轴承及变倍透镜座丝杆螺母通过螺钉与变倍透镜座固定连接；用于支承补偿透镜座的直线轴承及补偿透镜座丝杆螺母通过螺钉与补偿透镜座固定连接。
所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其变倍透镜通过变倍透镜压圈固定在变倍透镜座的中部；补偿透镜通过补偿透镜压圈固定在补偿透镜座的中部。
所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其变倍透镜座其上安装的直线轴承有4个，分布在变倍透镜的四周；补偿透镜座其上安装的直线轴承有4个，分布在补偿透镜的四周。
所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其变倍驱动电机4.7通过一个联轴器与变倍透镜组丝杆连接；补偿驱动电机通过一个联轴器与补偿透镜组丝杆连接。
所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其变倍透镜的光轴与补偿透镜的光轴重合。
所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其变倍透镜组丝杆和补偿透镜组丝杆均为滚珠丝杆。
所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其变倍透镜组丝杆的两端分别通过丝杆轴承座组件安装在变倍透镜腔室壁和立壁上；补偿透镜组丝杆的两端分别通过丝杆轴承座安装在补偿透镜腔室壁和立壁上；每个丝杆轴承座内有两个角接触球轴承。
本发明的显著有益效果是：1.将两段运动行程较大的部件安装在整体框架上，确保整体机构的刚性和导向杆安装孔的同轴性；2.多个导向杆作为导向元件，实现运动的同轴性，在保证光轴运动一致性的同时也通过公差控制消除透镜组件与导向杆连接间隙，使图像在高频振动条件下稳定；3、采用一体化框架，提高了导向杆和滚珠丝杠两端安装孔同轴度的加工精度，降低了装调难度，提高了装调的精度，实现了变倍透镜组和补偿透镜组大行程（例如＞160mm）运动，且确保透镜运动中的光轴一致性；4、由于整机刚性好和多导向杆支承，提高了整机的环境适应性。
附图说明
图1是本发明框架一体化式多杆导向连续变焦装置立体示意图。
图2是图1、图3的A-A剖视图。
图3是图1的端面向视图，为图2本发明变焦装置左视图。
图4是图1的俯视图。
图5是变倍透镜组的立体示意图。
图6是补偿透镜组的立体示意图。
图中附图标记的名称为:1—变倍用编码器, 1.2补偿用编码器，2—导向杆座， 3—框架，3.1—变倍透镜腔室壁，3.2—立壁，3.3—补偿透镜腔室壁，3.4—变倍透镜腔室，3.5—补偿透镜腔室，4—变倍透镜组, 4.1—变倍透镜座，4.2—变倍透镜，4.3—变倍透镜压圈， 4.4—变倍透镜组导向杆, 4.5—变倍透镜组丝杆，4.6—变倍透镜组丝杆螺母，4.7－变倍驱动电机，5—补偿透镜组，5.1—补偿透镜座，5.2—补偿透镜，5.3—补偿透镜压圈，5.4—补偿透镜组导向杆，5.5—补偿透镜组丝杆，5.6—补偿透镜组丝杆螺母，5.7－补偿驱动电机， 6—直线轴承，7—丝杆轴承座， 8—联轴器，9—编码器压环, 10—编码器支架。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下：
实施例1：为基本实施例。如图1-6所示，一种框架一体化式多杆导向连续变焦装置，它包括具有两个腔室的框架3，该框架3为整体，其中部立壁3.2一侧腔室为变倍透镜腔室3.4，安装包括1个变倍透镜4.2的变倍透镜组4，另一侧腔室为补偿透镜腔室3.5，安装包括1个补偿透镜5.2的补偿透镜组5；所述变倍透镜组4包括变倍透镜座4.1，其上安装至少3个用于支承变倍透镜座4.1的直线轴承6和1个用于带动变倍透镜座4.1直线移动的变倍透镜座丝杆螺母4.6；穿过直线轴承6的变倍透镜组导向杆4.4及穿过变倍透镜座丝杆螺母4.6的变倍透镜组丝杆4.5各自两端分别与变倍透镜腔室壁3.1和立壁3.2连接；变倍透镜组丝杆4.5一端连接变倍驱动电机4.7，另一端插入固定在变倍透镜腔室壁3.1上的变倍编码器(1)中；所述补偿透镜组5包括补偿透镜座5.1，其上安装至少3个用于支承补偿透镜座5.1的直线轴承6和1个用于带动补偿透镜座5.1直线移动的补偿透镜丝杆螺母5.6；穿过直线轴承6的补偿透镜组导向杆5.4及穿过补偿透镜组丝杆螺母5.6的补偿透镜组丝杆5.5各自两端分别与补偿透镜腔室壁3.3和立壁3.2连接；补偿透镜组丝杆5.5一端连接补偿驱动电机5.7，另一端插入固定在补偿透镜腔室壁3.3上的补偿编码器1.2中；变倍驱动电机4.7和补偿驱动电机5.7分别固定在立壁3.2上。本发明利用导向杆安装孔的加工微小偏差实现变倍透镜组和补偿透镜组安装的过定位，以此消除了导向杆与透镜组之间连接的间隙，解决了振动环境下图像振动的问题。
实施例2：为进一步的实施例。与实施例1不同的是：所述的变倍编码器1 以其外壳体通过一个编码器压环9和编码器支架10固定在变倍透镜腔室壁3.1上；补偿编码器1.2以其外壳体通过一个编码器压环9和编码器支架10固定在补偿透镜腔室壁3.3上。所述的用于支承变倍透镜座4.1的直线轴承6及变倍透镜座丝杆螺母4.6通过螺钉与变倍透镜座4.1固定连接；用于支承补偿透镜座5.1的直线轴承6及补偿透镜座丝杆螺母5.6通过螺钉与补偿透镜座5.1固定连接。所述的变倍透镜4.2通过变倍透镜压圈4.3固定在变倍透镜座4.1的中部；补偿透镜5.2通过补偿透镜压圈5.3固定在补偿透镜座5.1的中部。本实施例的变倍透镜座4.1其上安装的直线轴承6有4个，分布在变倍透镜4.2的四周；补偿透镜座5.1其上安装的直线轴承6有4个，分布在补偿透镜5.2的四周。通常三点即可固定一个面，对固定一个部件也是如此，因此，变倍透镜座4.1其上安装的直线轴承6有3个，补偿透镜座5.1其上安装的直线轴承6有3个，是又个实施例。但本实例中对变倍透镜组和补偿透镜组分别采用了四根导杆和一个滚珠丝杠的连接方式，即使用了五个点，多余的点产生过定位连接从而消除连接间隙。所述的变倍驱动电机4.7通过一个联轴器8与变倍透镜组丝杆4.5连接；补偿驱动电机5.7通过一个联轴器8与补偿透镜组丝杆5.5连接。所述的变倍透镜4.2的光轴与补偿透镜5.2的光轴重合。所述的其变倍透镜组丝杆4.5和补偿透镜组丝杆5.5均为滚珠丝杆。所述的变倍透镜组丝杆4.5的两端分别通过丝杆轴承座7安装在变倍透镜腔室壁3.1和立壁3.2上；补偿透镜组丝杆5.5的两端分别通过丝杆轴承座7安装在补偿透镜腔室壁3.3和立壁3.2上；每个丝杆轴承座组件7内有两个角接触球轴承。
变倍透镜组4和补偿透镜组5分别在框架3腔室内运动，当运动到变倍透镜组丝杆4.5和补偿透镜组丝杆5.5两端，则分别用光电开关和限位开关限位。上述变倍驱动电机4.7和补偿驱动电机5.7及 变倍编码器1和补偿编码器1.2可以是同一型号,也可根据控制需要采用不同型号。
本发明权利要求保护范围不限于上述实施例。
Claims (9)
1.一种框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其特征在于：它包括具有两个腔室的框架（3），该框架（3）为整体，其中部立壁（3.2）一侧腔室为变倍透镜腔室（3.4），安装包括1个变倍透镜（4.2）的变倍透镜组（4），另一侧腔室为补偿透镜腔室（3.5），安装包括1个补偿透镜（5.2）的补偿透镜组（5）；
所述变倍透镜组（4）包括变倍透镜座（4.1），其上安装至少3个用于支承变倍透镜座（4.1）的直线轴承（6）和1个用于带动变倍透镜座（4.1）直线移动的变倍透镜座丝杆螺母（4.6）；穿过直线轴承（6）的变倍透镜组导向杆（4.4）及穿过变倍透镜座丝杆螺母（4.6）的变倍透镜组丝杆（4.5）各自两端分别与变倍透镜腔室壁（3.1）和立壁（3.2）连接；变倍透镜组丝杆（4.5）一端连接变倍驱动电机（4.7），另一端插入固定在变倍透镜腔室壁（3.1）上的变倍编码器(1)中；
所述补偿透镜组（5）包括补偿透镜座（5.1），其上安装至少3个用于支承补偿透镜座（5.1）的直线轴承（6）和1个用于带动补偿透镜座（5.1）直线移动的补偿透镜丝杆螺母（5.6）；穿过直线轴承（6）的补偿透镜组导向杆（5.4）及穿过补偿透镜组丝杆螺母（5.6）的补偿透镜组丝杆（5.5）各自两端分别与补偿透镜腔室壁（3.3）和立壁（3.2）连接；补偿透镜组丝杆（5.5）一端连接补偿驱动电机（5.7），另一端插入固定在补偿透镜腔室壁（3.3）上的补偿编码器(1.2)中；
变倍驱动电机（4.7）和补偿驱动电机（5.7）分别固定在立壁（3.2）上。
2.根据权利要求1所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其特征在于：变倍编码器(1) 以其外壳体通过一个编码器压环(9)和编码器支架(10)固定在变倍透镜腔室壁（3.1）上；补偿编码器(1.2)以其外壳体通过一个编码器压环(9)和编码器支架(10)固定在补偿透镜腔室壁（3.3）上。
3.根据权利要求1所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其特征在于：用于支承变倍透镜座（4.1）的直线轴承（6）及变倍透镜座丝杆螺母（4.6）通过螺钉与变倍透镜座（4.1）固定连接；用于支承补偿透镜座（5.1）的直线轴承（6）及补偿透镜座丝杆螺母（5.6）通过螺钉与补偿透镜座（5.1）固定连接。
4.根据权利要求1所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其特征在于：变倍透镜（4.2）通过变倍透镜压圈（4.3）固定在变倍透镜座（4.1）的中部；补偿透镜（5.2）通过补偿透镜压圈（5.3）固定在补偿透镜座（5.1）的中部。
5.根据权利要求1所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其特征在于：变倍透镜座（4.1）其上安装的直线轴承（6）有4个，分布在变倍透镜（4.2）的四周；补偿透镜座（5.1）其上安装的直线轴承（6）有4个，分布在补偿透镜（5.2）的四周。
6.根据权利要求1所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其特征在于：变倍驱动电机（4.7）通过一个联轴器（8）与变倍透镜组丝杆（4.5）连接；补偿驱动电机（5.7）通过一个联轴器（8）与补偿透镜组丝杆（5.5）连接。
7.根据权利要求1所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其特征在于：变倍透镜（4.2）的光轴与补偿透镜（5.2）的光轴重合。
8.根据权利要求1所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其特征在于：变倍透镜组丝杆（4.5）和补偿透镜组丝杆（5.5）均为滚珠丝杆。
9.根据权利要求1所述的框架一体化式多杆导向连续变焦装置，其特征在于：变倍透镜组丝杆（4.5）的两端分别通过丝杆轴承座组件（7）安装在变倍透镜腔室壁（3.1）和立壁（3.2）上；补偿透镜组丝杆（5.5）的两端分别通过丝杆轴承座（7）安装在补偿透镜腔室壁（3.3）和立壁（3.2）上；每个丝杆轴承座（7）内有两个角接触球轴承。
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