CN107703598A - 一种光学仪器用变焦距机械装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于：包括，支架、导轨、变倍镜组、补偿镜组、第一复位弹簧、第二复位弹簧、电机和平面凸轮所述变倍镜组与所述平面凸轮配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述变倍镜组在所述导轨上向远离所述补偿镜组的方向滑动；所述补偿镜组与所述平面凸轮配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述补偿镜组在所述导轨上向远离所述变倍镜组的方向滑动。本发明提供的光学仪器用变焦距机械装置，能够连续、稳定改变焦距数据、精确调焦，获得清晰、稳定的图像。

Description

一种光学仪器用变焦距机械装置

技术领域

本发明涉及大型光学仪器变焦距领域，尤其涉及一种光学仪器用变焦距机械装置。

背景技术

大型光学仪器领域的光学系统中，变焦距系统是常用的光学系统设计；尤其对于跟踪，测量动态的目标，例如：火箭，导弹，飞机等，变焦距系统的设计尤为重要。

传统的变焦距装置为电机通过齿轮传动，转动筒状凸轮，通过凸轮上的变倍曲线，补偿曲线带动变倍镜组，补偿镜组在光路中产生相对运动，达到改变焦距的目的。传统的变焦距装置，结构复杂，加工难度大，装调困难，加工误差、传动误差以及装配误差都难以消除，机构在工作过程中容易产生空回、间隙，另外由于结构为空间结构容易受温度影响，以上因素可能导致光学系统成像不清晰。

由于现代光学经纬仪多用于跟踪，测量动态的目标，对光学变焦系统要求运动精度高，反应灵敏，系统受温度变化影响小，这样才可以获得清晰，稳定的图象。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种能够连续、稳定改变焦距数据、精确调焦，获得清晰、稳定图像的光学仪器用变焦距机械装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种光学仪器用变焦距机械装置，包括，支架；导轨，所述导轨设置在所述支架上；变倍镜组，所述变倍镜组可滑动的设置在所述导轨上；补偿镜组，所述补偿镜组可滑动的设置在所述导轨上；第一复位弹簧，所述第一复位弹簧套设在所述导轨上，所述第一复位弹簧的一端抵靠在所述支架上，另一端抵靠在所述变倍镜组上，所述第一复位弹簧呈压缩状态，所述第一复位弹簧为所述变倍镜组提供朝向所述补偿镜组的弹力；第二复位弹簧，所述第二复位弹簧套设在所述导轨上，所述第二复位弹簧的一端抵靠在所述支架上，另一端抵靠在所述补偿镜组上，所述第二复位弹簧呈压缩状态，所述第二复位弹簧为所述补偿镜组提供朝向所述变倍镜组的弹力；电机，所述电机安装在所述支架上；平面凸轮，所述平面凸轮与所述电机的电机驱动轴连接，所述平面凸轮可在所述电机的驱动下转动；所述变倍镜组与所述平面凸轮配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述变倍镜组在所述导轨上向远离所述补偿镜组的方向滑动；所述补偿镜组与所述平面凸轮配合设置；所述平面凸轮的转动可带动所述补偿镜组在所述导轨上向远离所述变倍镜组的方向滑动

一些实施例中，所述导轨的两端通过轴套安装在所述支架上。

一些实施例中，所述支架包括底板和设置在所述底板上的两个导轨支撑件，所述导轨架设在两个导轨支撑件之间，所述电机安装在所述底板上。

一些实施例中，所述底板上设置有平面凸轮安装机构，所述平面凸轮通过凸轮轴承可旋转的安装在所述平面凸轮安装机构上。

一些实施例中，所述平面凸轮底部设置有平面凸轮驱动轴，所述平面凸轮驱动轴通过凸轮轴承可旋转的安装在所述平面凸轮安装机构上，所述平面凸轮驱动轴的底部与所述电机驱动轴连接并可在所述电机驱动轴的带动下转动。

一些实施例中，所述变倍镜组底部设置有第一驱动件，所述第一驱动件通过第一推力轴承与所述平面凸轮配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述第一驱动件移动；所述补偿镜组底部设置有第二驱动件，所述第二驱动件通过第二推力轴承与所述平面凸轮配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述第二驱动件移动。

一些实施例中，所述平面凸轮上设置有变倍曲线部和补偿曲线部，所述变倍镜组与所述变倍曲线部配合设置，所述补偿镜组与所述补偿曲线部配合设置。

一些实施例中，所述变倍镜组底部设置有第一驱动件，所述第一驱动件通过第一推力轴承与所述变倍曲线部配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述变倍曲线部同步转动，进而带动所述第一驱动件移动；所述补偿镜组底部设置有第二驱动件，所述第二驱动件通过第二推力轴承与所述补偿曲线部配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述补偿曲线部同步转动，进而带动所述第二驱动件移动。

一些实施例中，所述变倍镜组邻近所述第一复位弹簧的一侧设置有第一安装凹槽，所述第一复位弹簧位于并抵靠在所述第一安装凹槽内；所述补偿镜组邻近所述第二复位弹簧的一侧设置有第二安装凹槽，所述第二复位弹簧位于并抵靠在所述第二安装凹槽内。

一些实施例中，所述导轨包括并排设置的两个子轨道，所述变倍镜组和所述补偿镜组可滑动的设置在所述两个子轨道上；所述第一复位弹簧包括分别设置在两个子轨道上的两个第一子复位弹簧，所述第二复位弹簧包括分别设置在两个子轨道上的两个第二子复位弹簧。

本发明的有益效果在于：本发明提供的光学仪器用变焦距机械装置，通过电机带动平面凸轮转动，平面凸轮的转动带动变倍镜组和补偿镜组同时在导轨上滑动，进而改变变倍镜组和补偿镜组之间的间距，达到变焦距的目的。在变焦过程中，第一复位弹簧始终有压力作用在变倍镜组上，第二复位弹簧始终有压力作用在补偿镜组上，保证运动过程中，变倍镜组、补偿镜组与平面凸轮间无间隙、无空回，使得变倍镜组和补偿镜组在光路运行中光轴的偏转角度小于15″，在变焦过程中能够得到清晰、稳定的图像。

附图说明

图1是本发明一个实施例中，变焦距机械装置的整体结构示意图。

图2是本发明一个实施例中，平面凸轮结构俯视图。

附图标记：

支架 10；底板 11；导轨支撑件 12；平面凸轮安装机构 13；导轨 20；轴套 21；变倍镜组 30；第一驱动件 31；第一推力轴承 32；补偿镜组 40；第二驱动件 41；第二推力轴承 42；第一复位弹簧 51；第二复位弹簧 52；电机 60；电机驱动轴 61；平面凸轮 70；凸轮轴承 71；平面凸轮驱动轴 72；变倍曲线部 73；补偿曲线部 74。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面将结合附图1和附图2详细说明一下本发明提供光学仪器用变焦距机械装置。

如图1所示，本发明提供的光学仪器用变焦距机械装置，包括支架10，该支架10用于支撑整个光学仪器用变焦距机械装置，作为整个装置的安装平台和支撑平台。

导轨20，所述导轨20设置在所述支架10上。该导轨20用于设置变倍镜组30和补偿镜组40，并为其限定移动轨迹。

变倍镜组30，所述变倍镜组30可滑动的设置在所述导轨20上。如图1所示，变倍镜组30可以在上述导轨20上左右滑动。

补偿镜组40，所述补偿镜组40可滑动的设置在所述导轨20上。如图1所示，补偿镜组40可以在上述导轨20上左右滑动。

第一复位弹簧51，所述第一复位弹簧51套设在所述导轨20上，所述第一复位弹簧51的一端抵靠在所述支架10上，另一端抵靠在所述变倍镜组30上，所述第一复位弹簧51呈压缩状态，所述第一复位弹簧51为所述变倍镜组30提供朝向所述补偿镜组40的弹力。第一复位弹簧51呈压缩状态，如图1所示，可以为变倍镜组30提供一个始终向右的复位弹力；当变倍镜组30和补偿镜组40之间的距离增加时，第一复位弹簧51被进一步压缩，当需要减小变倍镜组30和补偿镜组40之间的距离时，第一复位弹簧51为变倍镜组30提供向右的复位弹力。

第二复位弹簧52，所述第二复位弹簧52套设在所述导轨20上，所述第二复位弹簧52的一端抵靠在所述支架10上，另一端抵靠在所述补偿镜组40上，所述第二复位弹簧52呈压缩状态，所述第二复位弹簧52为所述补偿镜组40提供朝向所述变倍镜组30的弹力。第二复位弹簧52呈压缩状态，如图1所示，可以为补偿镜组40提供一个始终向左的复位弹力；当变倍镜组30和补偿镜组40之间的距离增加时，第二复位弹簧52被进一步压缩，当需要减小变倍镜组30和补偿镜组40之间的距离时，第二复位弹簧52为补偿镜组40提供向左的复位弹力。

电机60，所述电机60安装在所述支架10上。所述电机60用作整个机械装置的驱动源，为平面凸轮70提供驱动力，进而改变变倍镜组30和补偿镜组40之间的间距，实现调焦的目的。

平面凸轮70，所述平面凸轮70与所述电机60的电机驱动轴61连接，所述平面凸轮70可在所述电机60的驱动下转动。平面凸轮70的转动，带动变倍镜组30在导轨20上滑动，进一步压缩第一复位弹簧51，同时带动补偿镜组40在导轨20上滑动，进一步压缩第二复位弹簧52，进而增加变倍镜组30和补偿镜组40之间的距离，实现调焦的目的。同时，第一复位弹簧51和第二复位弹簧52进一步压缩后，又向平面凸轮70施加一个与其转动方向相反的复位弹力，进而稳定变倍镜组30和补偿镜组40之间的位置。

所述变倍镜组30与所述平面凸轮70配合设置，所述平面凸轮70的转动可带动所述变倍镜组30在所述导轨20上向远离所述补偿镜组40的方向滑动；所述补偿镜组40与所述平面凸轮70配合设置，所述平面凸轮70的转动可带动所述补偿镜组40在所述导轨20上向远离所述变倍镜组30的方向滑动。

如图1所示，平面凸轮70的转动可带动变倍镜组30在导轨20上向左滑动，同时，平面凸轮70的转动可带动补偿镜组40在导轨20上向右滑动，以实现调焦的目的。

如图1所示，为了提高导轨20安装的稳定性，导轨20的两端通过轴套21安装在支架10上。

支架10包括底板11和设置在底板11上的两个导轨支撑件12，导轨20架设在两个导轨支撑件12之间，电机60安装在底板11上。如图1所示，一个实施例中，两个导轨支撑件12垂直于底板11设置，导轨20架设在导轨支撑件12的上端，导轨支撑件12的底部固定在底板11上。

为了固定安装平面凸轮70，如图1所示，底板11上设置有平面凸轮安装机构13，平面凸轮70通过凸轮轴承71可旋转的安装在平面凸轮安装机构13上。如此，电机60可带动平面凸轮70在平面凸轮安装机构13上旋转。

平面凸轮70底部设置有平面凸轮驱动轴72，如图1所示，该平面凸轮驱动轴72的一端与平面凸轮70固定，另一端通过凸轮轴承71可旋转的安装在平面凸轮安装机构13上。平面凸轮驱动轴72的底部与电机驱动轴61连接，以使得电机驱动轴61的旋转可带动所述平面凸轮驱动轴72转动。

如图1所示，一个实施例中，变倍镜组30底部设置有第一驱动件31，所述第一驱动件31通过第一推力轴承32与所述平面凸轮70配合设置，所述平面凸轮70的转动可带动所述第一驱动件31移动；所述补偿镜组40底部设置有第二驱动件41，所述第二驱动件41通过第二推力轴承42与所述平面凸轮70配合设置，所述平面凸轮70的转动可带动所述第二驱动件41移动。

为了提高平面凸轮70对变倍镜组30和补偿镜组40的驱动精度，如图2所示，平面凸轮70上设置有变倍曲线部73和补偿曲线部74，变倍镜组30与变倍曲线部73配合设置，补偿镜组40与补偿曲线部74配合设置。平面凸轮70转动时，变倍曲线部73驱动变倍镜组30在导轨20上滑动，同时补偿曲线部74驱动补偿镜组40在导轨20上滑动。

平面凸轮70设置成变倍曲线和补偿曲线的双曲线凸轮，运动过程中，变焦精度高，过程中无间隙及空回，装置生产成本低，使用方便灵活，便于推广。变倍曲线部73和补偿曲线部74的设计，可以根据回转中心不同的角度值要求，设计不同的曲线部。

如图1所示，变倍镜组30底部设置有第一驱动件31，所述第一驱动件31通过第一推力轴承32与所述变倍曲线部73配合设置，所述平面凸轮70的转动可带动所述变倍曲线部73同步转动，进而带动所述第一驱动件31移动；所述补偿镜组40底部设置有第二驱动件41，所述第二驱动件41通过第二推力轴承42与所述补偿曲线部74配合设置，所述平面凸轮70的转动可带动所述补偿曲线部74同步转动，进而带动所述第二驱动件41移动。

如图1所示，为了保证运动过程中无干涉、卡滞，变倍镜组30邻近所述第一复位弹簧51的一侧设置有第一安装凹槽(未示出)，所述第一复位弹簧51位于并抵靠在所述第一安装凹槽内；所述补偿镜组40邻近所述第二复位弹簧52的一侧设置有第二安装凹槽(未示出)，所述第二复位弹簧52位于并抵靠在所述第二安装凹槽内。

本发明的一个实施例中，凸轮轴承71的径向跳动小于0.002mm，轴向串动小于0.002mm。采用较为精密的凸轮轴承71，经安装、调整后，使得变焦更加精细化，准确性和精度更高。

更具体的，为了提高变倍镜组30和补偿镜组40的安装及滑动过程的稳定性，本发明一个实施例中，导轨20包括并排设置的两个子轨道，所述变倍镜组30和所述补偿镜组40可滑动的设置在所述两个子轨道上；所述第一复位弹簧51包括分别设置在两个子轨道上的两个第一子复位弹簧，所述第二复位弹簧52包括分别设置在两个子轨道上的两个第二子复位弹簧。

变倍镜组30上设置有两个通孔，变倍镜组30的上述两个通孔，在组装时，一个通孔对应一个子轨道；即，两个子轨道分别穿插在上述两个通孔中的一个内部。通过两个通孔与两个子轨道的配合，将变倍镜组30更加稳定的支撑在两个子轨道组成的导轨20上。

与变倍镜组30类似，补偿镜组40上也设置有两个与上述两个子轨道一一对应的通孔，通过通孔和与其对应的子轨道的配合，将补偿镜组40更加稳定的支撑在两个子轨道组成的导轨20上。

容易理解的，每个变倍镜组30和补偿镜组40对应了两个子轨道，所以，每个子轨道上都将设置一个复位弹簧。与变倍镜组30对应的第一复位弹簧51，包括两个第一子复位弹簧，每个第一子复位弹簧对应设置在一个子轨道上；同时，与补偿镜组40对应的第二复位弹簧52，包括两个第二子复位弹簧，每个第二子复位弹簧对应设置在一个子轨道上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于：包括，

支架；

导轨，所述导轨设置在所述支架上；

变倍镜组，所述变倍镜组可滑动的设置在所述导轨上；

补偿镜组，所述补偿镜组可滑动的设置在所述导轨上；

第一复位弹簧，所述第一复位弹簧套设在所述导轨上，所述第一复位弹簧的一端抵靠在所述支架上，另一端抵靠在所述变倍镜组上，所述第一复位弹簧呈压缩状态，所述第一复位弹簧为所述变倍镜组提供朝向所述补偿镜组的弹力；

第二复位弹簧，所述第二复位弹簧套设在所述导轨上，所述第二复位弹簧的一端抵靠在所述支架上，另一端抵靠在所述补偿镜组上，所述第二复位弹簧呈压缩状态，所述第二复位弹簧为所述补偿镜组提供朝向所述变倍镜组的弹力；

电机，所述电机安装在所述支架上；

平面凸轮，所述平面凸轮与所述电机的电机驱动轴连接，所述平面凸轮可在所述电机的驱动下转动；

所述变倍镜组与所述平面凸轮配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述变倍镜组在所述导轨上向远离所述补偿镜组的方向滑动；所述补偿镜组与所述平面凸轮配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述补偿镜组在所述导轨上向远离所述变倍镜组的方向滑动。

2.根据权利要求1所述的光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于，所述导轨的两端通过轴套安装在所述支架上。

3.根据权利要求1所述的光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于，所述支架包括底板和设置在所述底板上的两个导轨支撑件，所述导轨架设在两个导轨支撑件之间，所述电机安装在所述底板上。

4.根据权利要求3所述的光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于，所述底板上设置有平面凸轮安装机构，所述平面凸轮通过凸轮轴承可旋转的安装在所述平面凸轮安装机构上。

5.根据权利要求4所述的光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于，所述平面凸轮底部设置有平面凸轮驱动轴，所述平面凸轮驱动轴通过凸轮轴承可旋转的安装在所述平面凸轮安装机构上，所述平面凸轮驱动轴的底部与所述电机驱动轴连接并可在所述电机驱动轴的带动下转动。

6.根据权利要求1所述的光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于，所述变倍镜组底部设置有第一驱动件，所述第一驱动件通过第一推力轴承与所述平面凸轮配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述第一驱动件移动；所述补偿镜组底部设置有第二驱动件，所述第二驱动件通过第二推力轴承与所述平面凸轮配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述第二驱动件移动。

7.根据权利要求1所述的光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于，所述平面凸轮上设置有变倍曲线部和补偿曲线部，所述变倍镜组与所述变倍曲线部配合设置，所述补偿镜组与所述补偿曲线部配合设置。

8.根据权利要求7所述的光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于，所述变倍镜组底部设置有第一驱动件，所述第一驱动件通过第一推力轴承与所述变倍曲线部配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述变倍曲线部同步转动，进而带动所述第一驱动件移动；所述补偿镜组底部设置有第二驱动件，所述第二驱动件通过第二推力轴承与所述补偿曲线部配合设置，所述平面凸轮的转动可带动所述补偿曲线部同步转动，进而带动所述第二驱动件移动。

9.根据权利要求1所述的光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于，所述变倍镜组邻近所述第一复位弹簧的一侧设置有第一安装凹槽，所述第一复位弹簧位于并抵靠在所述第一安装凹槽内；所述补偿镜组邻近所述第二复位弹簧的一侧设置有第二安装凹槽，所述第二复位弹簧位于并抵靠在所述第二安装凹槽内。

10.根据权利要求1所述的光学仪器用变焦距机械装置，其特征在于，所述导轨包括并排设置的两个子轨道，所述变倍镜组和所述补偿镜组可滑动的设置在所述两个子轨道上；所述第一复位弹簧包括分别设置在两个子轨道上的两个第一子复位弹簧，所述第二复位弹簧包括分别设置在两个子轨道上的两个第二子复位弹簧。