CN112241058A - 一种变焦机构和红外热像仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变焦机构和红外热像仪，其中变焦机构包括框体(1)、变倍镜组件(2)和补偿镜组件(3)；所述变倍镜组件(2)和补偿镜组件(3)设置在所述框体(1)内，所述变倍镜组件(2)的变倍镜头(213)与所述补偿镜组件(3)的补偿镜头(313)同轴设置；所述变倍镜组件(2)和补偿镜组件(3)可在所述框体(1)内沿对应的导轨运动，以完成所述变焦机构的变焦动作。本发明通过同轴设置的变倍镜组件和补偿镜组件配合导轨，由此实现了通过对应的导轨控制变倍镜组件和补偿镜组件在框体内完成变焦动作，本发明结构简单，降低了变焦机构成本。

Description

一种变焦机构和红外热像仪

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种变焦机构和红外热像仪。

背景技术

随着光电系统技术的发展及应用市场的不断变化，对红外热像仪的需求也越发多样化，体积小、重量轻，可靠性高，良好的环境适应性缺一不可。同时根据不同的使用领域，对各型产品也提出不同的要求。

传统的单/多视场的红外热像仪，焦距单一，结构复杂，视场变换过程中易丢失目标，无法适应目前以跟踪或搜索、跟踪一体化为主要工作模式的光电系统领域。

常规的连续变焦机构主要有：凸轮式连续变焦，导杆式连续变焦等方式。凸轮式连续变焦中凸轮加工复杂，活动零部件较多，系统误差不易控制，且在较长行程的变焦结构设计中，凸轮变焦结构存在体积大重量沉等问题。导杆式连续变焦机构主要靠加工来保证导杆之间的平行度，没有装调手段，容易出现变焦过程中卡死现象，同样不适于长行程的变焦结构设计，易出现变焦过程中图像抖动等现象。

发明内容

本发明实施例提供一种变焦机构和红外热像仪，提出一种简单易行的连续变焦机构，用以简化变焦机构的结构，降低变焦机构成本，提高变焦机构的可靠性。

第一方面，本发明实施例提供一种变焦机构，包括框体、变倍镜组件和补偿镜组件；

其中，所述变倍镜组件和补偿镜组件设置在所述框体内，所述变倍镜组件的变倍镜头与所述补偿镜组件的补偿镜头同轴设置；

所述变倍镜组件和补偿镜组件可在所述框体内沿对应的导轨运动，以完成所述变焦机构的变焦动作。

可选的，所述变倍镜组件包括第一电机、第一导轨组件和变倍镜头；

所述变倍镜头安装在所述第一电机的输出轴上；

所述第一电机安装在所述第一导轨组件上；

所述第一电机，用于驱动所述第一滑块组件运动，以实现所述变焦机构的变焦动作。

可选的，所述第一导轨组件还包括第一底板、第一滑块组件和第一导轨；

所述第一导轨安装在所述第一底板，所述第一滑块组件安装在所述第一导轨上。

可选的，所述第一导轨组件还包括第一电机座、第一轴承座和第一轴承；

所述第一电机座和第一轴承座均安装在所述第一底板上；

所述第一电机座用于安装所述第一电机，所述第一电机的输出轴通过第一轴承配合安装于所述第一轴承座上。

可选的，所述第一导轨组件还包括第一定位机构和第一限位机构；

所述第一定位机构和第一限位机构均安装在所述第一底板上；

所述第一定位机构和第一限位机构分别用于对所述变倍镜头进行定位和限位。

可选的，所述补偿镜组件包括第二电机、第二导轨组件和补偿镜头；

所述补偿镜头安装在所述第二电机的输出轴上；

所述第二电机安装在所述第二导轨组件上；

所述第二电机，用于驱动所述第二滑块组件运动，以实现对所述变倍镜头的变焦补偿。

可选的，所述第二导轨组件还包括第二底板、第二滑块组件和第二导轨；

所述第二导轨安装在所述第二底板，所述第二滑块组件安装在所述第二导轨上。

可选的，所述第二导轨组件还包括第二电机座、第二轴承座和第二轴承；

所述第二电机座和第二轴承座均安装在所述第二底板上；

所述第二电机座用于安装所述第二电机，所述第二电机的输出轴通过第二轴承配合安装于所述第二轴承座上。

可选的，所述第二导轨组件还包括第二定位机构和第二限位机构；

所述第二定位机构和第二限位机构均安装在所述第二底板上；

所述第二定位机构和第二限位机构分别用于对所述补偿镜头进行定位和限位。

第二方面，本发明实施例提供一种红外热像仪，包括前述的变焦机构。

本发明实施例通过同轴设置的变倍镜组件和补偿镜组件配合导轨，由此实现了通过对应的导轨控制变倍镜组件和补偿镜组件在框体内完成变焦动作，本发明结构简单，降低了变焦机构成本，提高了变焦机构的可靠性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明第一实施例变焦机构结构示意图；

图2为本发明第一实施例变倍镜组件和补偿镜组件分开后的结构示意图；

图3为本发明第一实施例变焦机构结构截面示意图；

图4为本发明第一实施例变倍镜组件结构示意图；

图5为本发明第一实施例第一导轨组件结构示意图；

图6为本发明第一实施例补偿镜组件结构示意图；

图7为本发明第一实施例第二导轨组件结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

本发明第一实施例提供一种变焦机构，如图1所示，包括框体1、变倍镜组件2和补偿镜组件3；

其中，所述变倍镜组件2和补偿镜组件3设置在所述框体1内，所述变倍镜组件2的变倍镜头213与所述补偿镜组件3的补偿镜头313同轴设置；

所述变倍镜组件2和补偿镜组件3可在所述框体1内沿对应的导轨运动，以完成所述变焦机构的变焦动作。

具体的在本实施例中变倍镜组件2和补偿镜组件3可以相对设置在框体1内。如图2、3所示，也即变倍镜组件2和补偿镜组件3可以在框体1内沿对应的导轨相对运动，当然也可以同向运动，可以根据实际情况进行设置。

本实施例中通过同轴设置的变倍镜组件和补偿镜组件，变倍镜组件和补偿镜组件可以在框体内沿对应的导轨运动，由此实现了通过对应的导轨控制变倍镜组件和补偿镜组件在框体内完成变焦动作，本发明结构简单，降低了变焦机构成本，提高了变焦机构的可靠性。

可选的，所述变倍镜组件2包括第一电机211、第一导轨组件22和变倍镜头213；

所述变倍镜头213安装在所述第一电机211的输出轴上；

所述第一电机211安装在所述第一导轨组件22上；

所述第一电机211，用于驱动所述第一滑块组件223运动，以实现所述变焦机构的变焦动作。

具体的说，如图4、5所示，变倍镜组件2包括第一电机211、第一导轨组件22和变倍镜头213，其中将变倍镜头213通过螺钉固定在变倍镜框212上，变倍镜框212安装在第一电机211的输出轴上，由此第一电机211可以直接驱动变倍镜框212沿第一导轨组件22方向往复运动。当然也还可以将变倍镜头213通过变倍镜框212采用螺钉固定安装在第一导轨组件22的第一滑块组件223上。由此第一电机211可以通过输出轴间接驱动第一滑块组件223带动变倍镜头213沿第一导轨组件22方向往复运动。也即本实施例中可以通过第一电机211实现对变倍镜头213运动方向的控制，从而实现连续变焦的目的。

可选的，所述第一导轨组件22还包括第一底板221、第一滑块组件223和第一导轨224；

所述第一导轨224安装在所述第一底板221，所述第一滑块组件223安装在所述第一导轨224上。

作为一种可选的导轨安装方式，如图5所示，本实施例中第一导轨组件22还包括第一底板221和第一导轨224，其中第一导轨224可以选用双导轨直线运动型的导轨。然后将第一导轨224安装到第一底板221上，第一滑块组件223配合安装到所述第一导轨224上。

可选的，所述第一导轨组件22还包括第一电机座222、第一轴承座225和第一轴承226；

所述第一电机座222和第一轴承座225均安装在所述第一底板221上；

所述第一电机座222用于安装所述第一电机211，所述第一电机211的输出轴通过第一轴承226配合安装于所述第一轴承座225上。

作为另一种可选的导轨安装方式，如图5所示，第一导轨组件22还包括第一电机座222、第一轴承座225和第一轴承226。其中第一电机座222和第一轴承座225均可通过螺钉固定安装在第一底板221上。第一电机座222用于安装第一电机211，第一电机211的输出轴通过第一轴承226配合安装于第一轴承座225上。本实施例中，第一电机211的输出轴可连接在第一轴承226上，第一轴承226或者第一电机211的输出轴上可设置有螺纹，由此可以通过控制第一电机211正转或者反转实现对变倍镜头213运动方向的控制，从而实现连续变焦的目的。

可选的，所述第一导轨组件22还包括第一定位机构227和第一限位机构228；

所述第一定位机构227和第一限位机构228均安装在所述第一底板221上；

所述第一定位机构227和第一限位机构228分别用于对所述变倍镜头213进行定位和限位。

作为另一种可选的导轨安装方式，如图5所示，第一导轨组件22还包括第一定位机构227和第一限位机构228。其中，第一定位机构227和第一限位机构228均可通过螺钉固定安装在所述第一底板221上。其中第一定位机构227和第一限位机构228用于变倍镜组件2的小视场重复定位。也即可以在变倍镜组件2变焦完成后，通过第一定位机构227和第一限位机构228进行限位和定位。当然也可以通过第一电机211的输出自锁功能进一步完成变焦机构的自锁。

可选的，所述补偿镜组件3包括第二电机311、第二导轨组件32和补偿镜头313；

所述补偿镜头313安装在所述第二电机311的输出轴上；

所述第二电机311安装在所述第二导轨组件32上；

所述第二电机311，用于驱动所述第二滑块组件323运动，以实现对所述变倍镜头213的变焦补偿。

如图6、7所示，类似于变倍镜组件2的结构，本实施例中补偿镜组件3包括第二电机311、第二导轨组件32和补偿镜头313。其中将补偿镜头313通过螺钉固定在补偿镜框312上，补偿镜框312安装在第二电机311的输出轴上，由此第二电机311可以直接驱动补偿镜框312沿第二导轨组件32方向往复运动。当然也还可以将补偿镜头313通过补偿镜框312采用螺钉固定安装在第二导轨组件32的第二滑块组件323上。由此第一电机211可以通过输出轴间接驱动第二滑块组件323带动补偿镜头313沿第二导轨组件32方向往复运动。也即本实施例中可以通过第二电机311实现对补偿镜头313运动方向的控制，从而实现连续变焦补偿的目的。

可选的，所述第二导轨组件32还包括第二底板321、第二滑块组件323和第二导轨324；

所述第二导轨324安装在所述第二底板321，所述第二滑块组件323安装在所述第二导轨324上。

作为一种可选的导轨安装方式，如图7所示，本实施例中第二导轨组件32还包括第二底板321和第二导轨324，其中第二导轨324可以选用双导轨直线运动型的导轨。然后将第二导轨324安装到第二底板321上，第二滑块组件323配合安装到所述第二导轨324上。

可选的，所述第二导轨组件32还包括第二电机座322、第二轴承座325和第二轴承326；

所述第二电机座322和第二轴承座325均安装在所述第二底板321上；

所述第二电机座322用于安装所述第二电机311，所述第二电机311的输出轴通过第二轴承326配合安装于所述第二轴承座325上。

作为另一种可选的导轨安装方式，如图7所示，第二导轨组件32还包括第二电机座322、第二轴承座325和第二轴承326。其中第二电机座322和第二轴承座325均可通过螺钉固定安装在第二底板321上。第二电机座322用于安装第二电机311，第二电机311的输出轴通过第二轴承326配合安装于第二轴承座325上。本实施例中，第二电机311的输出轴可连接在第二轴承326上，第二轴承326或者第二电机311的输出轴上可设置有螺纹，由此可以通过控制第二电机311正转或者反转实现对补偿镜头313运动方向的控制，从而实现连续变焦补偿的目的。

可选的，所述第二导轨组件32还包括第二定位机构327和第二限位机构328；

所述第二定位机构327和第二限位机构328均安装在所述第二底板321上；

所述第二定位机构327和第二限位机构328分别用于对所述补偿镜头313进行定位和限位。

作为另一种可选的导轨安装方式，如图7所示，第二导轨组件32还包括第二定位机构327和第二限位机构328。其中，第二定位机构327和第二限位机构328均可通过螺钉固定安装在所述第二底板321上。其中第二定位机构327和第二限位机构328用于变倍镜组件2的小视场重复定位。也即可以在补偿镜组件3变焦补偿完成后，通过第二定位机构327和第二限位机构328进行限位和定位。当然也可以通过第二电机311的输出自锁功能进一步完成变焦补偿的自锁。

本发明变焦机构的连续变焦操作过程可以包括：通过程序驱动第一电机211、第二电机311，使变倍镜头213和补偿镜头313沿导轨安装光学设计曲线运动，进而实现连续变焦情况下的不同焦距的清晰成像。第一定位机构227、第二定位机构327和第一、第二限位机构228、328的设计使本发明具有小视场机械重复定位和限位功能。第一电机211、第二电机311的输出轴具有自锁功能，从而实现机构自锁。

本发明提出了一种重量轻、运动精度高、结构简单的基于双导轨直线运动机构的连续变焦机构。双导轨直线运动机构的直线电机和双导轨、滑块的配合使用，结构方式较单导轨形式更加稳定，能够最大限度减少变焦过程中的图像抖动，光轴稳定性高，结构形式可调节，可实现高精度快速运动，且机构具有优良耐久性。

本发明具有如下优点：

本发明的变倍镜组件和补偿镜组件结构可以采用双导轨直线运动机构，仅因光学系统设计不同采用可以采用不同尺寸型号的结构，因此原则上可适应更广泛的连续变焦光学设计，且相似的设计使整个机构加工、装调简单，成本较低。

本发明可以采用双导轨定位，使得变倍镜和补偿镜与整个光学系统的平行度、同轴度高，进而可实现高精度的连续变焦运动。

本发明具有小视场机械重复定位、限位功能和自锁功能。特别适用于需具备较长行程变焦范围、轻量化和高精度等性能的各类连续变焦光学系统中。

实施例二

一种红外热像仪，包括第一实施例所述的变焦机构。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种变焦机构，其特征在于，包括框体(1)、变倍镜组件(2)和补偿镜组件(3)；

其中，所述变倍镜组件(2)和补偿镜组件(3)设置在所述框体(1)内，所述变倍镜组件(2)的变倍镜头(213)与所述补偿镜组件(3)的补偿镜头(313)同轴设置；

所述变倍镜组件(2)和补偿镜组件(3)可在所述框体(1)内沿对应的导轨运动，以完成所述变焦机构的变焦动作。

2.如权利要求1所述的变焦机构，其特征在于，所述变倍镜组件(2)包括第一电机(211)、第一导轨组件(22)和变倍镜头(213)；

所述变倍镜头(213)安装在所述第一电机(211)的输出轴上；

所述第一电机(211)安装在所述第一导轨组件(22)上；

所述第一电机(211)，用于驱动所述变倍镜头(213)运动，以实现所述变焦机构的变焦动作。

3.如权利要求2所述的变焦机构，其特征在于，所述第一导轨组件(22)还包括第一底板(221)、第一滑块组件(223)和第一导轨(224)；

所述第一导轨(224)安装在所述第一底板(221)，所述第一滑块组件(223)安装在所述第一导轨(224)上。

4.如权利要求3所述的变焦机构，其特征在于，所述第一导轨组件(22)还包括第一电机座(222)、第一轴承座(225)和第一轴承(226)；

所述第一电机座(222)和第一轴承座(225)均安装在所述第一底板(221)上；

所述第一电机座(222)用于安装所述第一电机(211)，所述第一电机(211)的输出轴通过第一轴承(226)配合安装于所述第一轴承座(225)上。

5.如权利要求3或4所述的变焦机构，其特征在于，所述第一导轨组件(22)还包括第一定位机构(227)和第一限位机构(228)；

所述第一定位机构(227)和第一限位机构(228)均安装在所述第一底板(221)上；

所述第一定位机构(227)和第一限位机构(228)分别用于对所述变倍镜头(213)进行定位和限位。

6.如权利要求1-4任一项所述的变焦机构，其特征在于，所述补偿镜组件(3)包括第二电机(311)、第二导轨组件(32)和补偿镜头(313)；

所述补偿镜头(313)安装在所述第二电机(311)的输出轴上；

所述第二电机(311)安装在所述第二导轨组件(32)上；

所述第二电机(311)，用于驱动所述补偿镜头(313)运动，以实现对所述变倍镜头(213)的变焦补偿。

7.如权利要求6所述的变焦机构，其特征在于，所述第二导轨组件(32)还包括第二底板(321)、第二滑块组件(323)和第二导轨(324)；

所述第二导轨(324)安装在所述第二底板(321)，所述第二滑块组件(323)安装在所述第二导轨(324)上。

8.如权利要求7所述的变焦机构，其特征在于，所述第二导轨组件(32)还包括第二电机座(322)、第二轴承座(325)和第二轴承(326)；

所述第二电机座(322)和第二轴承座(325)均安装在所述第二底板(321)上；

所述第二电机座(322)用于安装所述第二电机(311)，所述第二电机(311)的输出轴通过第二轴承(326)配合安装于所述第二轴承座(325)上。

9.如权利要求7或8所述的变焦机构，其特征在于，所述第二导轨组件(32)还包括第二定位机构(327)和第二限位机构(328)；

所述第二定位机构(327)和第二限位机构(328)均安装在所述第二底板(321)上；

所述第二定位机构(327)和第二限位机构(328)分别用于对所述补偿镜头(313)进行定位和限位。

10.一种红外热像仪，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的变焦机构。

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