CN107894644B - 机载光学镜头调焦机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光机技术领域，具体公开一种机载光学镜头调焦机构，包括一种机载光学镜头调焦机构，包括调焦执行组件和驱动组件，所述调焦执行组件包括调焦镜组、从动杆、导向部件，所述导向部件包括第一导向部件和第二导向部件，所述调焦镜组设置在所述第一导向部件形成的第一导向通道内，所述从动杆设置在所述第二导向部件形成的第二导向通道内，所述驱动组件包括串联有齿轮减速箱的电机和由所述电机驱动的凸轮；所述从动杆的一端与所述凸轮配接，所述从动杆的另一端与所述调焦镜组配接。本发明提供的机载光学镜头调焦机构，结构简单，易于加工和装调，具有可靠的自锁能力、较高的定位精度和单向调焦行程控制精度。
Description
技术领域
本发明属于光机结构技术领域，主要涉及一种机载光学镜头调焦机构。
背景技术
在机载环境下，光学镜头的焦距会随着温度、压力等环境因素的变化而发生变化。光学镜头焦距发生变化会使像面位置发生变化，从而导致光学镜头成像不清晰，因此就需要通过精准快速的调焦机构调整光学镜头的焦距，以保证光学镜头清晰成像。
目前，光学镜头调焦主要有两种方式，一种方式是通过驱动系统驱动成像探测器组件移动来实现调焦；另一种方式是通过驱动系统驱动光学镜片组件移动来实现调焦。
光学镜头调焦常用的驱动系统结构有以下形式：
1)直齿圆柱齿轮传动带动带有凸轮曲线槽的圆柱凸轮旋转，从而带动调焦镜组沿光轴方向前后移动实现调焦。通过角度传感器测量圆柱凸轮旋转的角度，从而实现对调焦量的控制。此种方法具有结构简单的优点，但圆柱凸轮的凸轮槽对于加工精度的要求较高，同时齿轮传动空回的存在，很难保证调焦镜组的定位精度和调焦行程控制精度。
2)涡轮蜗杆带动盘形凸轮驱动调焦镜组或成像探测器沿光轴方向前后移动实现调焦，通过角度传感器测量盘形凸轮的旋转角度实现对调焦量的控制。此种方法可以实现较大型调焦组件的调焦运动，但其结构复杂。
3)直线电机直接驱动调焦镜组或成像探 测器沿直线前后导轨运动实现调焦。通过光栅尺实现对调焦镜组或成像探测器的直线位移测量。此种方法可以实现较大行程的调焦量，但其对导轨的加工和安装精度要求较高。
因此，现有技术需要进一步改进。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可以实现较高的定位和调焦行程控制精度的机载光学镜头调焦机构。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种机载光学镜头调焦机构，包括调焦执行组件和驱动组件，所述调焦执行组件包括调焦镜组、从动杆、导向部件，所述导向部件包括第一导向部件和第二导向部件，所述调焦镜组设置在所述第一导向部件形成的第一导向通道内，所述从动杆设置在所述第二导向部件形成的第二导向通道内，所述驱动组件包括串联有齿轮减速箱的电机和由所述电机驱动的凸轮；所述从动杆的一端与所述凸轮配接，所述从动杆的另一端与所述调焦镜组配接，所述第一导向通道的延伸方向与所述第二导向通道的延伸方向设置成具有预设角度。
优选的，所述预设角度为直角。
优选的，所述从动杆与所述调焦镜组配接的一端设置为斜面。
优选的，所述从动杆与所述调焦镜组配接的一端设置为45°的斜面。
优选的，所述电机具有电机轴，所述电机轴上串联有角度传感器，用于测量所述电机旋转的角度。
优选的，所述电机和所述凸轮之间设置有消间隙弹簧，所述消间隙弹簧提供消间隙力矩从而消除所述齿轮减速箱的齿轮间隙。
优选的，所述调焦执行组件还包括与所述从动杆配接的第一复位弹簧。
优选的，所述调焦执行组件还包括与所述调焦镜组配接的第二复位弹簧。
优选的，所述凸轮为盘形凸轮。
本发明的有益技术效果：本发明利用消间隙弹簧的预紧力及电机齿轮减速箱的摩擦力矩实现调焦机构的自锁，通过消间隙弹簧消除电机齿轮减速箱的传动间隙，可以实现较高的定位和调焦行程控制精度。本发明结构简单，易于加工和装调，具有可靠的自锁能力、较高的定位精度和单向调焦行程控制精度。
附图说明
图1为本发明提供的机载光学镜头调焦机构简图；
图2为本发明提供的机载光学镜头调焦机构的结构示意图；
图3为图2中机载光学镜头调焦机构的主视图；
图4为图2中机载光学镜头调焦机构的左视图；
图5为本发明提供的机载光学镜头调焦机构中从动杆结构图。
其中：
1、角度传感器 2、电机
3、凸轮 4、第一复位弹簧
5、消间隙弹簧 6、调焦镜组
7、从动杆 8、第一导向部件
9、第二复位弹簧 10、调焦机构
11、第二导向部件 13、底杆
14、延伸杆 16、突起部
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
本发明提供了一种机载光学镜头调焦机构，包括调焦执行组件和驱动组件。
调焦执行组件包括调焦镜组、从动杆和导向部件。
导向部件包括第一导向部件和第二导向部件，第一导向部件形成有第一导向通道，第二导向部件形成有第二导向通道。
优选的，调焦镜组设置在第一导向部件形成的第一导向通道内，从动杆设置在第二导向部件形成的第二导向通道内。
驱动组件包括串联有齿轮减速箱的电机和由电机驱动的凸轮。
优选的，电机具有电机轴，电机轴上串联有角度传感器，用于测量电机旋转的角度。
在一个优选的实施方式中，凸轮为盘形凸轮。
优选的，电机和凸轮之间设置有消间隙弹簧，消间隙弹簧提供消间隙力矩从而消除齿轮减速箱的齿轮间隙。
从动杆的一端与凸轮配接，从动杆的另一端与调焦镜组配接。优选的，调焦执行组件还包括与从动杆配接的第一复位弹簧，所述调焦执行组件还包括与调焦镜组配接的第二复位弹簧。
第一导向通道的延伸方向与第二导向通道的延伸方向设置成具有预设角度。
优选的，预设角度为直角。
优选的，从动杆与调焦镜组配接的一端设置为斜面。
更加优选的，从动杆与调焦镜组配接的一端设置为45°的斜面。
本发明的工作原理：电机的输出力矩经过齿轮减速箱进行放大后驱动凸轮转动，凸轮转动会推动从动杆沿着第二导向部件的第二导向通道方向进行直线运动，从动杆的一端设置为45°斜面，凸轮给从动杆沿第二导向通道方向的推力在调焦镜组与从动杆相接处的45°斜面处有一个沿调焦镜组所处的第一导向通道方向的分力，在此分力的推动下，调焦镜组会沿第一导向通道方向产生直线运动，从而实现调焦功能。
本发明结构简单，易于加工和装调，具有可靠的自锁能力、较高的定位精度和单向调焦行程控制精度。
下面通过具体的实施例来说明本发明中的机载光学镜头调焦机构的具体结构。
参见附图1至图5所示，本发明一种机载光学镜头调焦机构10包括：角度传感器1、电机2、凸轮3、第一复位弹簧4、消间隙弹簧5、调焦镜组 6、从动杆7、导向部件8和第二复位弹簧9。
电机2串联齿轮减速箱及凸轮3组成驱动组件，角度传感器1串联在电机2轴上作为测角元件。从动杆7、调焦镜组6、第一复位弹簧4、第二复位弹簧9、第一导向部件8、第二导向部件11组成调焦执行部件。
从动杆7具有大致U形结构，包括底杆13和沿底杆13两端平行延伸的两个延伸杆14，底杆13中心位置设置有与凸轮3的表面相贴合的突起部 16，第一复位弹簧4设置在延伸杆14上，具体如图5所示。
参见附图2至图4所示，本发明的工作原理：电机2的输出力矩经齿轮减速箱进行放大后驱动凸轮3转动，凸轮3在从短轴变为长轴的转动过程中会推动从动杆7沿着第二导向部件11的第二导向通道进行直线运动，从动杆7的一端为45°斜面，凸轮3给从动杆7沿第二导向通道方向的推力在调焦镜组6与从动杆7相接处的45°斜面处有一个沿调焦镜组6的第一导向通道方向的分力，在此分力的推动下，调焦镜组6会沿第一导向通道产生直线运动，从而实现调焦功能。
设置在电机2和凸轮3之间的消间隙弹簧5始终会给齿轮减速箱(未示出)力矩输出轴施加一个大小和方向都一定转动力矩，此力矩可消除齿轮减速箱沿着电机2转动的一个方向的齿轮间隙。
当驱动组件沿消间隙弹簧5施加的转动力矩方向转动时可以精准驱动执行组件运动指定的行程。当调焦镜组6到达调焦位置时，消间隙弹簧5 产生的转动力矩和齿轮减速箱的摩擦力矩可以实现调焦镜组6的位置锁定。
当驱动组件反向转动时，第一复位弹簧4和第二复位弹簧9会分别推动从动杆7和调焦镜组6沿着第二导向通道和第一导向通道向反方向运动，此时消间隙弹簧5并没有起到消间隙作用，齿轮减速箱的齿轮间隙依然存在。
另外，角度传感器1串联在电机2的轴上，可以精准的测量出电机转动的角度。
本发明利用消间隙弹簧的预紧力及电机齿轮减速箱的摩擦力矩实现调焦机构的自锁，通过消间隙弹簧消除电机齿轮减速箱的传动间隙，可以实现较高的定位和调焦行程控制精度。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种机载光学镜头调焦机构，包括调焦执行组件和驱动组件，其特征在于：
所述调焦执行组件包括调焦镜组、从动杆、导向部件，所述导向部件包括第一导向部件和第二导向部件，所述调焦镜组设置在所述第一导向部件形成的第一导向通道内，所述从动杆设置在所述第二导向部件形成的第二导向通道内，
所述驱动组件包括串联有齿轮减速箱的电机和由所述电机驱动的凸轮；
所述从动杆的一端与所述凸轮配接，所述从动杆的另一端与所述调焦镜组配接，所述第一导向通道的延伸方向与所述第二导向通道的延伸方向设置成具有预设角度；
其中：所述从动杆与所述调焦镜组配接的一端设置为斜面，所述电机和所述凸轮之间设置有消间隙弹簧，所述预设角度为直角。
2.根据权利要求1所述的机载光学镜头调焦机构，其特征在于，所述从动杆与所述调焦镜组配接的一端设置为45°的斜面。
3.根据权利要求1所述的机载光学镜头调焦机构，其特征在于，所述电机具有电机轴，所述电机轴上串联有角度传感器，用于测量所述电机旋转的角度。
4.根据权利要求1所述的机载光学镜头调焦机构，其特征在于，所述消间隙弹簧提供消间隙力矩从而消除所述齿轮减速箱的齿轮间隙。
5.根据权利要求1所述的机载光学镜头调焦机构，其特征在于，所述调焦执行组件还包括与所述从动杆配接的第一复位弹簧。
6.根据权利要求1所述的机载光学镜头调焦机构，其特征在于，所述调焦执行组件还包括与所述调焦镜组配接的第二复位弹簧。
7.根据权利要求1所述的机载光学镜头调焦机构，其特征在于，所述凸轮为盘形凸轮。
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