CN108061958A - 变倍镜头中的滑动变倍系统 - Google Patents

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Abstract

变倍镜头中的滑动变倍系统，包括:驱动装置、变倍结构、电源通信装置，其中变倍结构包括光学镜片、升降结构，变倍镜片在升降结构的带动下改变与上下固定镜片的距离实现变倍操作，所述升降结构包括供变倍镜片升降的丝杆结构，还包括限制变倍镜片升降轨道的滑轨装置，丝杆、滑轨的数量均可为一个或多个且互不影响。所述用于变倍镜头中的滑动变倍结构通过丝杆、滑轨的设置替代传统的曲线摩擦变倍方式，避免摩擦产生的摩擦间隙、摩擦粉屑、摩擦光亮镜面形成、镜头突发性卡死、手动研磨套筒结构及功率过大导致驱动装置的高温损耗，提高变倍重复性、成像清晰度、成像对比度，保证变倍精度、用户生产操作的正常进行，降低生产成本及人力投入。

Description

变倍镜头中的滑动变倍系统
技术领域
本发明涉及光学测量仪器技术领域，具体为变倍镜头中的滑动变倍系统。
背景技术
随着科技的进步和测量要求精度的提高,同时影像工具具有迅速、直观、准确等优点，变倍镜头为其中一种。变倍镜头广泛应用于工业检测、自动化、电子通讯、半导体、生物医疗、科学研究等领域。变倍镜头通过变倍装置实现对目标物的放大缩小，传统的变倍组合通常包括外部设有曲线滑槽的曲线套筒、置于曲线套筒内部且加工有直线滑槽的直线套筒、置于曲线套筒两端的固定光学镜片、置于直线套筒中的两个变倍镜片且固定光学镜片与变倍镜片外侧均由固定环固定，两个变倍镜片之间的距离不变；其中，变倍镜片的固定环外侧设有销钉且销钉位于直线套筒的直线滑槽中，以曲线滑槽为运动轨迹通过转动曲线套筒使销钉在竖直滑槽上下移动使变倍镜片与固定光学镜片之间的相对距离发生改变进而改变变倍镜头的放大倍率。但是由于在变倍操作中，固定环外壁与直线套筒内壁中存在反复摩擦，长此以往，造成变倍组合与直线套筒内侧的间隙越来越大，出现如下问题：
i.导致每次成像的中心不在同一位置，变倍重复性差，导致精度变差；
ii.长期使用顺时针、逆时针变倍导致成像不一致，会导致成像一边清晰一边不清晰；
iii.摩擦会产生摩擦粉屑，粉屑掉落在镜头内部的表面，由于镜头无法拆卸清洗，成像影像中出现杂点，降低成像清晰度下降；
iv.在滑块与滑筒之间互相作用力之下易发生突发性卡死现象，影响镜头的正常工作；
v.滑块与直线套筒长期摩擦易产生发亮镜面，光线通过光学系统内筒时会出现很多杂散光导致成像对比度下降。
vi.变倍镜头中变倍装置的精度要求较高，所以直线套筒、曲线套筒难以用相关设备加工，通常采取人工研磨而成，人力资本投入过高。
vii.由于是摩擦传动，摩擦力较大，必须选大扭矩电机，但为了限制镜头外形、重量，电机右不能太大，只能通过增大电流提高功率来解决此问题，电机发热严重且功耗大；
viii.摩擦间隙增大到一定程度，会导致滑块与直线套筒的横截面失去平行关系，在上下升降过程中易发生致命性突发性卡死，导致镜头无法正常工作，必须拆卸维修，由于镜头安装在设备中的密闭内部且一般发生在用户现场，从出现问题到解决问题通常需要3天或更长时间，严重影响用户的生产需要，造成重大经济损失；
为了解决上述技术问题，本发明提出了变倍镜头中的滑动变倍系统，主要包括：驱动装置、变倍结构、电源通信装置，驱动装置驱动变倍结构的变倍操作，电源通信装置为相关结构提供能源并实现信息的双向传输，其中变倍结构包括光学镜片、升降结构，变倍镜片在升降结构的带动下改变与上下固定镜片的距离实现变倍操作，所述升降结构包括供变倍镜片升降的丝杆结构，还包括限制变倍镜片升降轨道的滑轨装置，丝杆、滑轨的数量均可为一个或多个且互不影响。所述用于变倍镜头中的滑动变倍结构通过丝杆、滑轨的设置替代传统的曲线摩擦变倍方式，避免摩擦产生的摩擦间隙，提高变倍重复性进而保证变倍精度，避免摩擦粉屑的产生，提高成像清晰度，避免镜头突发性卡死保证用户生产操作的正常进行，避免摩擦形成光亮镜面产生杂散光，提高成像对比度，避免变倍镜头生产过程中手动研磨套筒结构，降低生产成本及人力投入，避免驱动装置的功率过大导致高温损耗。本发明涉及的滑动变倍装置结构简单且易于加工，使用性能好。
发明内容
变倍镜头中的滑动变倍系统，主要包括：变倍结构1，驱动装置2，电源通信装置3，所述变倍结构1包括光学镜片11，升降结构12，光学镜片11包括上下固定的固定镜片111、位于上下固定镜片111之间的同一中心轴线上的两个变倍镜片112且两个变倍镜片112之间的距离不变；驱动装置2通过驱动装置固定座21固定且动力输出端连接有齿轮22，驱动装置2用于驱动升降结构12并带动变倍镜片112改变与上下固定镜片111之间的相对距离；所述电源通信装置3通过电源通信固定座31与周边结构固定，电源通信设备3中连接有航空插头作为相关结构的能源供给及实现信息的双向传输；所述升降结构12包括升降杆121、滑轨122，变倍镜片112固定在固定环1121中且固定环1121圆周上设有锁扣结构12111，锁扣结构12111将变倍镜头112水平安装在升降杆121上，固定环1121圆周上设有滑块11212，通过滑块11212与滑轨122的组合将变倍镜头112水平安装在滑轨122中，变倍镜头112沿滑轨122上下滑动。
优选的，所述变倍镜头中的滑动变倍系统，所述升降结构12中包括1～4个滑轨122。
变倍镜片112在升降变倍过程中的运行轨迹收到滑轨122限制，避免曲线摩擦变倍方式中因摩擦间隙过大导致变倍重复性差，变倍重复性提高；同时，避免传统摩擦产生的摩擦粉屑掉落到光学镜片11上降低成像质量，亦避免杂散光的出现提高成像对比度。
优选的，所述变倍镜头中的滑动变倍系统，当升降结构12包括多个滑轨122时，所有滑轨122沿变倍镜片112的圆周方向等角度分布。
优选的，所述变倍镜头中的滑动变倍系统，滑块11212、锁扣结构12111均与固定环1121一体成型。
一体成型结构不仅提高各零部件相对位置的精确度，同时简化后期连接固定程序及固定孔的加工，缩短零件生产周期，进一步保证了升降结构12的辅助变倍精度。
优选的，所述变倍镜头中的滑动变倍系统，所述升降杆121为丝杆装置，所述丝杆的下端设有齿轮结构1211，丝杆装置的上下端通过滚动轴承与周边固定件连接，相应的，锁扣结构11211的内侧设有与丝杆相匹配的螺纹结构。
丝杆装置的运用将传统的曲线摩擦变倍方式更换为丝杆螺旋变倍方式，避免了传统变倍镜头112与直线套筒内侧的接触摩擦，避免长时间摩擦带来的间隙变大，继而产生的变倍重复性低、变倍精度低，整体成像清晰度一致，无突发性卡死现象的产生，保证用户的生产需求；同时，本发明涉及的丝杆螺旋变倍方式无摩擦，可避免传统变倍过程中的摩擦使直线套筒内侧出现光亮镜面，避免杂散光现象的产生，提高成像对比度。
优选的，所述变倍镜头中的滑动变倍系统，升降杆121与驱动装置2下端的齿轮之间啮合连接或通过链条传动连接。
优选的，所述变倍镜头中的滑动变倍系统，所述驱动装置2下端齿轮22与丝杆下端齿轮1211的直径比为1.5～4。驱动装置2启动后，两齿轮装置的线速度相同，驱动装置2与丝杆齿轮1211的直径比值越大，驱动装置2一定输出功率时，丝杆的转速越快，避免驱动装置2较大输出功率导致发热现象严重从而缩短使用寿命。
优选的，所述变倍镜头中的滑动变倍系统，所述升降杆121为一个或沿变倍镜片112圆周等角度分布的多个丝杆且丝杆与滑轨122的位置互不妨碍。
多个升降杆121(丝杆)与多个滑轨122的组合可对变倍镜头112的升降过程的严密性提供更好的控制，大大提高变倍精度，提高成像质量。
优选的，所述变倍镜头中的滑动变倍系统，驱动装置2为伺服电机。
附图说明：
下面结合附图对具体实施方式作进一步的说明，其中：
图1是本发明涉及的变倍镜头中的滑动变倍系统的示意图；
主要结构序号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
具体实施案例1：
变倍镜头中的滑动变倍系统，主要包括：变倍结构1，驱动装置2，电源通信装置3，所述变倍结构1包括光学镜片11，升降结构12，光学镜片11包括上下固定的固定镜片111、位于上下固定镜片111之间的同一中心轴线上的两个变倍镜片112且两个变倍镜片112之间的距离不变；驱动装置2通过驱动装置固定座21固定且动力输出端连接有齿轮22，驱动装置2用于驱动升降结构12并带动变倍镜片112改变与上下固定镜片111之间的相对距离；所述电源通信装置3通过电源通信固定座31与周边结构固定，电源通信设备3中连接有航空插头作为相关结构的能源供给及实现信息的双向传输；所述升降结构12包括升降杆121、滑轨122，变倍镜片112固定在固定环1121中且固定环1121圆周上设有锁扣结构12111，锁扣结构12111将变倍镜头112水平安装在升降杆121上，固定环1121圆周上设有滑块11212，通过滑块11212与滑轨122的组合将变倍镜头112水平安装在滑轨122中，变倍镜头112沿滑轨122上下滑动。
其中，升降结构12中包括2个滑轨122且位于变倍镜头112的直径两端；滑块11212、锁扣结构12111均与固定环1121一体成型结构；所述升降杆121为丝杆装置，所述丝杆的下端设有齿轮结构1211，丝杆装置的上下端通过滚动轴承与周边固定件连接，相应的，锁扣结构11211的内侧设有与丝杆相匹配的螺纹结构；升降杆121与驱动装置2下端的齿轮之间啮合连接；所述驱动装置2下端齿轮22与丝杆下端齿轮1211的直径比为1.5；所述升降杆121数量为1且与滑轨122的位置互不妨碍；驱动装置2为伺服电机。
所述用于变倍镜头中的滑动变倍结构通过丝杆、滑轨的设置替代传统的曲线摩擦变倍方式，避免摩擦产生的摩擦间隙，提高变倍重复性进而保证变倍精度，避免摩擦粉屑的产生，提高成像清晰度，避免镜头突发性卡死保证用户生产操作的正常进行，避免摩擦形成光亮镜面产生杂散光，提高成像对比度，避免变倍镜头生产过程中手动研磨套筒结构，降低生产成本及人力投入，避免驱动装置的功率过大导致高温损耗。本发明涉及的滑动变倍装置结构简单且易于加工，使用性能好。
具体实施案例2：
变倍镜头中的滑动变倍系统，主要包括：变倍结构1，驱动装置2，电源通信装置3，所述变倍结构1包括光学镜片11，升降结构12，光学镜片11包括上下固定的固定镜片111、位于上下固定镜片111之间的同一中心轴线上的两个变倍镜片112且两个变倍镜片112之间的距离不变；驱动装置2通过驱动装置固定座21固定且动力输出端连接有齿轮22，驱动装置2用于驱动升降结构12并带动变倍镜片112改变与上下固定镜片111之间的相对距离；所述电源通信装置3通过电源通信固定座31与周边结构固定，电源通信设备3中连接有航空插头作为相关结构的能源供给及实现信息的双向传输；所述升降结构12包括升降杆121、滑轨122，变倍镜片112固定在固定环1121中且固定环1121圆周上设有锁扣结构12111，锁扣结构12111将变倍镜头112水平安装在升降杆121上，固定环1121圆周上设有滑块11212，通过滑块11212与滑轨122的组合将变倍镜头112水平安装在滑轨122中，变倍镜头112沿滑轨122上下滑动。
其中，升降结构12中包括3个滑轨122且滑轨122绕变倍镜头112的圆周方向等角度；滑块11212、锁扣结构12111均与固定环1121一体成型结构；所述升降杆121为丝杆装置，所述丝杆的下端设有齿轮结构1211，丝杆装置的上下端通过滚动轴承与周边固定件连接，相应的，锁扣结构11211的内侧设有与丝杆相匹配的螺纹结构；升降杆121与驱动装置2下端的齿轮之间通过链条连动连接；所述驱动装置2下端齿轮22与丝杆下端齿轮1211的直径比为2.5；所述升降杆121数量为2且分布在变倍镜头112的直径两端，同时与滑轨122的位置互不妨碍；驱动装置2为伺服电机。
所述用于变倍镜头中的滑动变倍结构通过丝杆、滑轨的设置替代传统的曲线摩擦变倍方式，避免摩擦产生的摩擦间隙，提高变倍重复性进而保证变倍精度，避免摩擦粉屑的产生，提高成像清晰度，避免镜头突发性卡死保证用户生产操作的正常进行，避免摩擦形成光亮镜面产生杂散光，提高成像对比度，避免变倍镜头生产过程中手动研磨套筒结构，降低生产成本及人力投入，避免驱动装置的功率过大导致高温损耗。本发明涉及的滑动变倍装置结构简单且易于加工，使用性能好。
具体实施案例3：
变倍镜头中的滑动变倍系统，主要包括：变倍结构1，驱动装置2，电源通信装置3，所述变倍结构1包括光学镜片11，升降结构12，光学镜片11包括上下固定的固定镜片111、位于上下固定镜片111之间的同一中心轴线上的两个变倍镜片112且两个变倍镜片112之间的距离不变；驱动装置2通过驱动装置固定座21固定且动力输出端连接有齿轮22，驱动装置2用于驱动升降结构12并带动变倍镜片112改变与上下固定镜片111之间的相对距离；所述电源通信装置3通过电源通信固定座31与周边结构固定，电源通信设备3中连接有航空插头作为相关结构的能源供给及实现信息的双向传输；所述升降结构12包括升降杆121、滑轨122，变倍镜片112固定在固定环1121中且固定环1121圆周上设有锁扣结构12111，锁扣结构12111将变倍镜头112水平安装在升降杆121上，固定环1121圆周上设有滑块11212，通过滑块11212与滑轨122的组合将变倍镜头112水平安装在滑轨122中，变倍镜头112沿滑轨122上下滑动。
其中，升降结构12中包括3个滑轨122且滑轨122绕变倍镜头112的圆周方向等角度；滑块11212、锁扣结构12111均与固定环1121一体成型结构；所述升降杆121为丝杆装置，所述丝杆的下端设有齿轮结构1211，丝杆装置的上下端通过滚动轴承与周边固定件连接，相应的，锁扣结构11211的内侧设有与丝杆相匹配的螺纹结构；升降杆121与驱动装置2下端的齿轮之间通过链条连动连接；所述驱动装置2下端齿轮22与丝杆下端齿轮1211的直径比为4；所述升降杆121数量为2且分布在变倍镜头112的直径两端，同时与滑轨122的位置互不妨碍；驱动装置2为伺服电机。
所述用于变倍镜头中的滑动变倍结构通过丝杆、滑轨的设置替代传统的曲线摩擦变倍方式，避免摩擦产生的摩擦间隙，提高变倍重复性进而保证变倍精度，避免摩擦粉屑的产生，提高成像清晰度，避免镜头突发性卡死保证用户生产操作的正常进行，避免摩擦形成光亮镜面产生杂散光，提高成像对比度，避免变倍镜头生产过程中手动研磨套筒结构，降低生产成本及人力投入，避免驱动装置的功率过大导致高温损耗。本发明涉及的滑动变倍装置结构简单且易于加工，使用性能好。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.变倍镜头中的滑动变倍系统，主要包括：变倍结构，驱动装置，电源通信装置，所述变倍结构包括光学镜片，升降结构，光学镜片包括上下固定的固定镜片、位于上下固定镜片之间的同一中心轴线上的两个变倍镜片且两个变倍镜片之间的距离不变；驱动装置通过驱动装置固定座固定且动力输出端连接有齿轮，驱动装置用于驱动升降结构并带动变倍镜片改变与上下固定镜片之间的相对距离；所述电源通信装置通过电源通信固定座与周边结构固定，电源通信设备中连接有航空插头作为相关结构的能源供给及实现信息的双向传输；其特征在于:所述升降结构包括升降杆、滑轨，变倍镜片固定在固定环中且圆周上设有锁扣结构，锁扣结构将变倍镜头水平安装在升降杆上，固定环圆周上设有滑块，通过滑块与滑轨的组合将变倍镜头水平安装在滑轨中，变倍镜头沿滑轨上下滑动。
2.如权利要求1所述变倍镜头中的滑动变倍系统，其特征在于：所述升降结构中包括1～4个滑轨。
3.如权利要求1所述变倍镜头中的滑动变倍系统，其特征在于：当升降结构包括多个滑轨时，所有滑轨沿变倍镜片的圆周方向等角度分布。
4.如权利要求1所述变倍镜头中的滑动变倍系统，其特征在于：滑块、锁扣结构均与固定环一体成型。
5.如权利要求1所述变倍镜头中的滑动变倍系统，其特征在于：所述升降杆为丝杆装置，所述丝杆的下端设有齿轮结构，丝杆装置的上下端通过滚动轴承与周边固定件连接，相应的，锁扣结构的内侧设有与丝杆相匹配的螺纹结构。
6.如权利要求1所述变倍镜头中的滑动变倍系统，其特征在于：升降杆与驱动装置下端的齿轮之间啮合连接或通过链条传动连接。
7.如权利要求1所述变倍镜头中的滑动变倍系统，其特征在于：所述驱动装置下端齿轮与丝杆下端齿轮的直径比为1.5～4。
8.如权利要求1所述变倍镜头中的滑动变倍系统，其特征在于：所述升降杆为一个或沿变倍镜片圆周等角度分布的多个丝杆且丝杆与滑轨的位置互不妨碍。
9.如权利要求1所述变倍镜头中的滑动变倍系统，其特征在于：驱动装置为伺服电机。
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