CN106896464B - 一种透镜快速切换装置及具有该装置的变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明的透镜快速切换装置，包括一端具有限位凸起的镜筒，容纳于镜筒内并安装有透镜的镜座，镜座的外径和镜筒的内径为间隙配合，位于限位凸起和镜座之间的实现镜座快速远离限位凸起的斥力机构，位于镜筒的侧壁上可伸缩的限位部，位于镜筒另一端的压圈，镜座可在限位凸起和压圈之间移动，在第一状态时，限位部伸出，所述镜座在斥力机构的作用下抵靠在限位部上，此时透镜位于第一位置，在第二状态时，限位部缩回，镜座在斥力机构的作用下移动到第二位置抵靠在压圈上，以完成从透镜从第一位置到第二位置的切换，可靠地实现两个特定位置的切换。该过程可以在毫秒级实现透镜的切换，达到快速切换的目的，本发明相应地还提供一种变焦镜头。

Description

一种透镜快速切换装置及具有该装置的变焦镜头

技术领域

本发明涉及属于光学精密机械结构技术领域，具体涉及一种透镜快速切换装置及具有该装置的变焦镜头。

背景技术

光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头；从视场大小分有广角、标准，远摄镜头；结构上分有固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变(光圈、焦距、聚焦均可变)镜头等。

变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下，可以通过变动焦距来改变拍摄范围，因此非常有利于画面构图。由于一个变焦镜头可以兼担当起若干个定焦镜头的作用，外出旅游时不仅减少了携带摄影器材的数量，也节省了更换镜头的时间。

在对透镜进行调焦的时候，调焦装置的实现要用到直线运动机构。现在常用的方法多是通过手动或者电机带动凸轮或者丝杠螺母来实现。这种方法运动平稳，调焦距离长，但是结构相对复杂，口径会比较大，最重要的是不能实现非常快速的切换。有些光机系统调焦只需要实现两个特定的为位置，并且调焦过程需要镜片在几毫秒内切换到指定位置，这样现在常用的机构往往无法实现。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种透镜快速切换装置及具有该装置的变焦镜头，可以实现透镜位置的快速切换，实现快速调焦，满足使用需要。

第一方面，本发明实施例中提供一种透镜快速切换装置，包括：

一端具有限位凸起的镜筒；

容纳于所述镜筒内并安装有透镜的镜座，所述镜座的外径和所述镜筒的内径为间隙配合；

位于所述限位凸起和所述镜座之间的实现所述镜座快速远离所述限位凸起的斥力机构；

位于所述镜筒的侧壁上可伸缩的限位部；

位于所述镜筒另一端的压圈，所述镜座可在所述限位凸起和所述压圈之间移动；

在第一状态时，所述限位部伸出，所述镜座在所述斥力机构的作用下抵靠在所述限位部上，此时所述透镜位于第一位置；

在第二状态时，所述限位部缩回，所述镜座在所述斥力机构的作用下移动到第二位置抵靠在所述压圈上，以完成从所述透镜从第一位置到第二位置的切换。

可选地，所述斥力机构包括第一压簧，所述第一压簧一端连接在所述限位凸起上，所述第一压簧的另一端连接在所述镜座上，所述第一压簧预压缩安装在所述限位凸起和所述镜座之间。

可选地，所述斥力机构还包括导向柱，所述导向柱沿所述镜筒的轴向方向设置在所述限位凸起上，所述第一压簧套设在所述导向柱上，所述镜座上设置用于导向柱通过的通孔，所述导向柱的外径与所述通孔的内径间隙配合，所述第一压簧的外径大于所述通孔的内径。

可选地，所述斥力机构包括第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁设置在限位凸起上，所述第二磁铁设置在所述镜座上，所述第一磁铁和所述第二磁铁在所述镜筒的轴向方向上同性相斥设置。

可选地，所述限位部为电磁铁压簧柱销机构，所述电磁铁压簧柱销机构包括吸盘式电磁铁、第二压簧和柱销，所述第二压簧位于所述柱销和和所述吸盘式电磁铁之间，所述吸盘式电磁铁通电时，所述柱销被吸盘式电磁铁的磁力吸引压缩所述第二压簧；所述吸盘式电磁铁断电时，所述第二压簧释放恢复自身弹性形变做功推动所述柱销沿所述镜筒的侧壁中径向伸出，挡住所述镜座。

可选地，所述限位凸起为环绕所述镜筒内周壁设置的环形凸起。

可选地，所述导向柱为两根且均布在所述限位凸起上，所述通孔为两个且对应所述导向柱设置所述镜座上。

可选地，所述镜筒的内壁上设有用于防止所述柱销脱出的环形限位圈，所述柱销的轴向横截面为T型。

可选地，所述压圈为外螺纹压圈。

第二方面，本发明实施例中提供一种变焦镜头，所述变焦镜头具有如上所述的透镜快速切换装置。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明的透镜快速切换装置和具有该装置的变焦镜头，透镜快速切换装置包括一端具有限位凸起的镜筒，容纳于所述镜筒内并安装有透镜的镜座，所述镜座的外径和所述镜筒的内径为间隙配合，位于所述限位凸起和所述镜座之间的实现所述镜座快速远离所述限位凸起的斥力机构，位于所述镜筒的侧壁上可伸缩的限位部，位于所述镜筒另一端的压圈，所述镜座可在所述限位凸起和所述压圈之间移动，在第一状态时，所述限位部伸出，所述镜座在所述斥力机构的作用下抵靠在所述限位部上，此时所述透镜位于第一位置，在第二状态时，所述限位部缩回，所述镜座在所述斥力机构的作用下移动到第二位置抵靠在所述压圈上，以完成从所述透镜从第一位置到第二位置的切换，可靠地机构实现透镜或者透镜组的快速切换，实现两个特定位置的切换。该过程运动平稳可靠，可以在毫秒级实现透镜的切换，达到快速切换的目的。同时，该方法与常用的凸轮机构或者丝杠螺母相比结构简单，口径小，满足尺寸受限的光机结构，同时降低了结构的复杂性和成本。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种透镜快速切换装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中的一种透镜快速切换装置中透镜所在第二位置的示意图；

图3为本发明实施例中的一种透镜快速切换装置的安装过程示意图。

镜筒1，镜座2，限位部3，压圈4，导向柱55，第一压簧6，环形限位圈7，吸盘式电磁铁31，第二压簧32，柱销33，限位凸起11。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1和图2所示，本发明实施例中提供一种透镜快速切换装置，包括：

一端具有限位凸起11的镜筒1；

容纳于所述镜筒1内并安装有透镜的镜座2，所述镜座2的外径和所述镜筒1的内径为间隙配合；

位于所述限位凸起11和所述镜座2之间的实现所述镜座2快速远离所述限位凸起11的斥力机构，

位于所述镜筒1的侧壁上可伸缩的限位部3；

位于所述镜筒1另一端的压圈4，所述镜座2可在所述限位凸起11和所述压圈4之间移动，

在第一状态时，所述限位部3伸出，所述镜座2在所述斥力机构的作用下抵靠在所述限位部3上，此时所述透镜位于第一位置；

在第二状态时，所述限位部3缩回，所述镜座2在所述斥力机构的作用下移动到第二位置抵靠在所述压圈4上，以完成从所述透镜从第一位置到第二位置的切换。

可选地，所述限位凸起11为环绕所述镜筒1内周壁设置的环形凸起，环形凸起与镜筒1的内周壁切线方向垂直，即环形凸起的所在面与所述镜筒1的轴向方向垂直，本领域普通技术人员应当了解，此处不作赘述。

可选地，所述斥力机构包括第一压簧6，所述第一压簧6一端连接在所述限位凸起11上，所述第一压簧6的另一端连接在所述镜座2上，所述第一压簧6预压缩安装在所述限位凸起11和所述镜座2之间，推动移动到第一位置时候，限位部3由镜座2的内壁径向伸出后挡住镜座2，第一压簧6位于镜座2和限位凸起11之间处于压缩状态。

进一步地，为了实现对第一压簧6导向和支撑作用，斥力机构还包括导向柱55，所述导向柱55沿所述镜筒1的轴向方向设置在所述限位凸起11上，即导向柱55垂直于所述限位凸起11，所述第一压簧6套设在所述导向柱55上，所述镜座2上设置用于导向柱55通过的通孔(图中未示出)，所述导向柱55的外径与所述通孔的内径间隙配合，所述第一压簧6的外径大于所述通孔的内径，这样可以在导向柱55通过通孔时避免第一压簧6穿过通孔，保证第一压簧6的弹力始终施加在限位凸起11上，另外通过导向柱55的作用可以实现对第一压簧6的导向作用，均衡受力。

进一步地，所述导向柱5为两根且均布在所述限位凸起11上，所述通孔为两个且对应所述导向柱5设置所述镜座2上，这样可以使得导向柱5的作用下保证第一压簧6方向，也可以放置镜座2的周向转动或窜动。

对于在限位凸起11和镜座2之间施加斥力的方式，本发明实施例中还提供了一种实现方式，采用磁铁的同性相斥的原理，具体是，所述斥力机构包括第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁设置在限位凸起11上，所述第二磁铁设置在所述镜座2上，所述第一磁铁和所述第二磁铁在所述镜筒1的轴向方向上同性相斥设置，这样镜座2向限位凸起11方向运动时会持续收到同性相斥的作用力，当利用限位部3解除对镜座2限位时候，磁力也可以实现镜座2的快速移动，达到同样的技术效果，对此，本领域普通技术人员可以灵活选择，在此不作限定。

下面对限位部3的结构进行说明，具体地，限位部3可以为电磁铁压簧柱销机构，电磁铁压簧柱销机构包括吸盘式电磁铁31、第二压簧32和柱销33，镜筒1的内壁上沿径向设用贯通孔(图中未示出)，柱销33可以由该贯通孔往复运动伸出以阻挡镜座2，所述第二压簧32位于所述柱销33和和所述吸盘式电磁铁之间，所述吸盘式电磁铁31通电时，所述柱销33被吸盘式电磁铁31的磁力吸引压缩所述第二压簧32；所述吸盘式电磁铁31断电时，所述第二压簧32释放恢复自身弹性形变做功推动所述柱销33沿所述镜筒1的侧壁中径向伸出，挡住所述镜座2，通过采用电磁铁控制可以便捷实现柱销33的伸缩，响应速度快。

可选地，所述镜筒1的内壁上设有用于防止所述柱销33脱出的环形限位圈7，环形限位圈7可以设置于贯通孔内周壁上，所述柱销33的轴向横截面为T型，柱销33的结构包括圆形受力部和位于圆形受力部部中心的圆柱，圆形受力部用于第二压簧32的抵靠，承受来自第二压簧32的弹力作用，同时圆形受力部与环形限位圈7配合防止柱销33从贯通孔中脱出。

可选地，压圈4制有螺纹通过旋入镜框中压紧光学零件，本实施例中，压圈4为外螺纹压圈4，这样可以满足对径向尺寸限制时的需求，当然，当需要对轴向尺寸进行限制时候还可以采用内螺纹压圈，对此，本领域普通技术人员可以灵活选择，具体不做限定。

结合图3所示，下面对本发明一种实施例的安装过程进行具体说明，以便对本方案进行更好的了解：

首先，固定第一压簧6导向柱5机构：将两根导向柱5固定在镜筒1中，具体是垂直安装在限位凸起11上，将两根相配合的第一压簧6套在导向柱5上；

然后，安装镜座2，将镜座2端面的两个通孔对准两根导向柱5，镜座2轴向安放在镜筒1里；

接着，安装吸盘式电磁铁第二压簧柱销机构：在镜筒1轴向相应的对称两处位置(也可以是三处四处)依次装入柱销33、第二压簧32和吸盘式电磁铁31；

最后，确定透镜的起始位置也就是第一位置：吸盘式电磁铁31通电吸引柱销33，柱销33回缩，镜筒1成为一个内径径向没有障碍的腔道，在镜筒1中向镜筒1端部推动镜座2，镜座2压缩导向柱5上的第一弹簧，到一定位置的时候电磁铁断电，和柱销33配合的压缩弹簧推动柱销33从镜筒1中探出挡住镜座2，镜座2通过导向柱5上的第一弹簧推动紧紧的固定在镜筒1轴向起始位置也就是第一位置；安装压圈4，形成透镜终止位置的端面，即第二位置。

本发明的透镜切换过程为：吸盘式电磁铁31通电吸引柱销33，柱销33回缩，导向柱5上的第一弹簧恢复自身弹性形变做功推动镜座2在镜筒1内径腔道内向压圈4方向快速运动直到压圈4端面，此时为第二位置也就是终止位置，切换过程运动平稳可靠，可以在毫秒级实现透镜的切换，达到快速切换的目的。同时，该方法与凸轮机构或者丝杠螺母等其他常用切换方法相比结构简单，口径小，满足尺寸受限的光机结构，同时降低了结构的复杂性和成本。

前面介绍了透镜快速切换装置的结构，对应地，本发明实施例中还提供一种变焦镜头，所述变焦镜头具有如上所述的透镜快速切换装置，可以实现快速调焦。

本发明的透镜快速切换装置和具有该装置的变焦镜头，透镜快速切换装置包括一端具有限位凸起11的镜筒1，容纳于所述镜筒1内并安装有透镜的镜座2，所述镜座2的外径和所述镜筒1的内径为间隙配合，位于所述限位凸起11和所述镜座2之间的实现所述镜座2快速远离所述限位凸起11的斥力机构，位于所述镜筒1的侧壁上可伸缩的限位部3，位于所述镜筒1另一端的压圈4，所述镜座2可在所述限位凸起11和所述压圈4之间移动，在第一状态时，所述限位部3伸出，所述镜座2在所述斥力机构的作用下抵靠在所述限位部3上，此时所述透镜位于第一位置，在第二状态时，所述限位部3缩回，所述镜座2在所述斥力机构的作用下移动到第二位置抵靠在所述压圈4上，以完成从所述透镜从第一位置到第二位置的切换，可靠地机构实现透镜或者透镜组的快速切换，实现两个特定位置的切换。该过程运动平稳可靠，可以在毫秒级实现透镜的切换，达到快速切换的目的。同时，该方法与常用的凸轮机构或者丝杠螺母相比结构简单，口径小，满足尺寸受限的光机结构，同时降低了结构的复杂性和成本。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种透镜快速切换装置和具有该装置的变焦镜头进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种透镜快速切换装置，其特征在于，包括：

一端具有限位凸起的镜筒；

容纳于所述镜筒内并安装有透镜的镜座，所述镜座的外径和所述镜筒的内径为间隙配合；

位于所述限位凸起和所述镜座之间的实现所述镜座快速远离所述限位凸起的斥力机构，所述斥力机构包括第一压簧；

位于所述镜筒的侧壁上可伸缩的限位部；

位于所述镜筒另一端的压圈，所述镜座可在所述限位凸起和所述压圈之间移动；

在第一状态时，所述限位部伸出，所述镜座在所述斥力机构的作用下抵靠在所述限位部上，此时所述透镜位于第一位置；

在第二状态时，所述限位部缩回，所述镜座在所述斥力机构的作用下移动到第二位置抵靠在所述压圈上，以完成从所述透镜从第一位置到第二位置的切换；

所述斥力机构还包括导向柱，所述导向柱沿所述镜筒的轴向方向设置在所述限位凸起上，所述第一压簧套设在所述导向柱上，所述镜座上设置用于导向柱通过的通孔，所述导向柱的外径与所述通孔的内径间隙配合，所述第一压簧的外径大于所述通孔的内径。

2.根据权利要求1所述的透镜快速切换装置，其特征在于，所述第一压簧一端连接在所述限位凸起上，所述第一压簧的另一端连接在所述镜座上，所述第一压簧预压缩安装在所述限位凸起和所述镜座之间。

3.根据权利要求1所述的透镜快速切换装置，其特征在于，所述斥力机构包括第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁设置在所述限位凸起上，所述第二磁铁设置在所述镜座上，所述第一磁铁和所述第二磁铁在所述镜筒的轴向方向上同性相斥设置。

4.根据权利要求1所述的透镜快速切换装置，其特征在于，所述限位部为电磁铁压簧柱销机构，所述电磁铁压簧柱销机构包括吸盘式电磁铁、第二压簧和柱销，所述第二压簧位于所述柱销和和所述吸盘式电磁铁之间，所述吸盘式电磁铁通电时，所述柱销被吸盘式电磁铁的磁力吸引压缩所述第二压簧；所述吸盘式电磁铁断电时，所述第二压簧释放恢复自身弹性形变做功推动所述柱销沿所述镜筒的侧壁中径向伸出以挡住所述镜座。

5.根据权利要求1所述的透镜快速切换装置，其特征在于，所述限位凸起为环绕所述镜筒内周壁设置的环形凸起。

6.根据权利要求1所述的透镜快速切换装置，其特征在于，所述导向柱为两根且均布在所述限位凸起上，所述通孔为两个且对应所述导向柱设置所述镜座上。

7.根据权利要求4所述的透镜快速切换装置，其特征在于，所述镜筒的内壁上设有用于防止所述柱销脱出的环形限位圈，所述柱销的轴向横截面为T型。

8.根据权利要求1所述的透镜快速切换装置，其特征在于，所述压圈为外螺纹压圈。

9.一种变焦镜头，其特征在于，所述变焦镜头具有如权利要求1至8任一项所述的透镜快速切换装置。