CN113687491A - 一种双步进电机驱动的自动变焦机构 - Google Patents

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朱东
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Abstract

本发明公开了一种双步进电机驱动的自动变焦机构，包括：两组丝杠螺母副、两个步进电机和一个导轨机构；两组所述丝杠螺母副分别与变焦系统中的变焦组和补偿组固定，且每组丝杠螺母副受一个步进电机驱动；所述变焦组和补偿组均设置在导轨机构中，且能够沿导轨机构的轨道方向直线移动；其中，导轨机构的轨道方向与光轴方向平行，两个步进电机均由控制软件驱动并自动控制其各自转动的步数；该机构用于在变焦过程中精确定位变焦系统，且双步进电机能够自适应变焦曲线的曲率，使光学系统在连续变焦过程中图像保持清楚，解决了变焦系统变焦曲线陡变、因光学镜头轴向位置精度差而导致的变焦过程中图像不能一直保持清楚的问题。

Description

一种双步进电机驱动的自动变焦机构
技术领域
本发明涉及光学自动变焦技术领域，具体涉及一种双步进电机驱动的自动变焦机构。
背景技术
目前，在光学仪器领域，为了解决视场与视距之间的矛盾，多采用变焦系统。为了远程传输、图像共享等原因，光学仪器领域越来越多的采用探测元成像光学系统。探测元成像光学系统相对于传统的目视光学系统要求成像质量更高。在探测元成像自动变焦系统中，不仅对变焦光学系统的径向有较高的精度要求，对变焦光学系统的轴向的位置精度要求也高，而且对变焦系统在变焦过程中与理论变焦曲线的拟合度要求也很高，否则变焦过程中图像会不清楚。变焦系统一般在光学结构设计完成后才能知道变焦曲线，陡变的变焦曲线采用凸轮等结构容易出现变焦过程中卡滞现象。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种双步进电机驱动的自动变焦机构，用于在变焦过程中精确定位变焦系统，且双步进电机能够自适应变焦曲线的曲率，使光学系统在连续变焦过程中图像保持清楚，解决了变焦系统变焦曲线陡变、因光学镜头轴向位置精度差而导致的变焦过程中图像不能一直保持清楚的问题。
本发明的技术方案为：一种双步进电机驱动的自动变焦机构，包括：两组丝杠螺母副、两个步进电机和一个导轨机构；两组所述丝杠螺母副分别与变焦系统中的变焦组和补偿组固定，且每组丝杠螺母副受一个步进电机驱动；所述变焦组和补偿组均设置在导轨机构中，且能够沿导轨机构的轨道方向直线移动；其中，导轨机构的轨道方向与光轴方向平行，两个步进电机均由控制软件驱动并自动控制其各自转动的步数。
优选地，一组所述丝杠螺母副为变焦丝杠和变焦丝杠螺母配合而成，另一组所述丝杠螺母副为补偿丝杠和补偿丝杠螺母配合而成；且所述变焦丝杠螺母与变焦组固连，变焦丝杠受变焦步进电机驱动；所述补偿丝杠螺母与补偿组固连，补偿丝杠受补偿步进电机驱动。
优选地，所述变焦丝杠固定在变焦步进电机的输出端。
优选地，所述变焦步进电机与变焦丝杠通过齿轮啮合连接。
优选地，所述导轨机构包括：上导轨和下导轨，所述上导轨和下导轨平行设置。
优选地，所述上导轨和下导轨结构相同，且关于光轴对称。
优选地，所述上导轨和下导轨一体成型或相互独立设置。
优选地，所述导轨机构采用含滚珠的滚动导轨。
有益效果：
1、与现有技术相比较，一方面，本发明所提供的自动变焦机构，通过双步进电机控制对应的丝杠螺母副动作，从而控制变焦组和补偿组相应动作，保证了变焦系统的轴向精度，对光学变焦曲线没有要求，不管是平滑的变焦曲线还是陡变的变焦曲线，双步进电机驱动都能满足在变焦过程中图像清楚的要求；同时，双步进电机由控制软件精确控制，使变焦光学系统能精确停在变焦过程中的任一位置；
另一方面，本发明所提供的自动变焦机构，保证了自动变焦过程中变焦组和补偿组的光轴一致性，从而保证了在连续变焦过程中各个视场中心的一致性。
2、与现有技术相比较，本发明所提供的自动变焦机构，结构简单，对产品零部件的工艺要求低，便于装配和调整。
3、本发明中导轨机构的具体设计，保证变焦组和补偿组及其所携带的光学镜头在导轨间滑动，从而控制了变焦系统的径向精度，使得变焦过程中保持图像清楚。
附图说明
图1为本发明所提供的自动变焦机构的结构示意图。
其中，1-变焦步进电机；2-变焦丝杠；3-变焦丝杠螺母；4-变焦组；5-补偿丝杠螺母；6-补偿丝杠；7-补偿步进电机；8-精密上导轨；9-补偿组；10-精密下导轨。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种双步进电机驱动的自动变焦机构，用于在变焦过程中精确定位变焦系统，且双步进电机能够自适应变焦曲线的曲率，使光学系统在连续变焦过程中图像保持清楚，解决了变焦系统变焦曲线陡变、因光学镜头轴向位置精度差而导致的变焦过程中图像不能一直保持清楚的问题。
如图1所示，所述自动变焦机构所调节的变焦系统包括：变焦组4和补偿组9；所述自动变焦机构包括：变焦步进电机1、变焦丝杠2、变焦丝杠螺母3、补偿丝杠螺母5、补偿丝杠6、补偿步进电机7和导轨机构；
变焦组4和补偿组9设置在导轨机构中，且能够沿导轨机构的轨道方向无晃动平滑移动；其中，导轨机构的轨道方向与光轴方向平行，变焦组4和补偿组9均与导轨机构为高精度无间隙配合；
所述变焦步进电机1可直接驱动变焦丝杠2转动或靠齿轮啮合等方式驱动变焦丝杠2转动；其中，所述变焦丝杠2固定在变焦步进电机1的输出端，可实现变焦步进电机1直接驱动变焦丝杠2转动；所述变焦步进电机1与变焦丝杠2通过齿轮啮合连接，可实现所述变焦步进电机1靠齿轮啮合来驱动变焦丝杠2转动；
所述变焦丝杠螺母3与变焦丝杠2为丝杠螺母副配合，且变焦丝杠螺母3通过销钉等连接方式固定在变焦组4上；当变焦丝杠2转动时，变焦丝杠螺母3沿着变焦丝杠2的轴向方向移动，从而带动变焦组4沿导轨机构的轨道方向平滑移动；
所述补偿步进电机7可直接驱动补偿丝杠6转动或靠齿轮啮合等方式驱动补偿丝杠6转动；其中，所述补偿丝杠6固定在补偿步进电机7的输出端，可实现补偿步进电机7直接驱动补偿丝杠6转动；所述补偿步进电机7与补偿丝杠6通过齿轮啮合连接，可实现所述补偿步进电机7靠齿轮啮合来驱动补偿丝杠6转动；
所述补偿丝杠螺母5与补偿丝杠6为丝杠螺母副配合，且补偿丝杠螺母5通过销钉等连接方式固定在补偿组9上；当补偿丝杠6转动时，补偿丝杠螺母5沿着补偿丝杠6的轴向方向移动，从而带动补偿组9沿导轨机构的轨道方向平滑移动；
其中，所述变焦步进电机1和补偿步进电机7均由控制软件驱动并自动控制其各自转动的步数，且控制软件是本领域普通技术人员根据光学系统变焦曲线编制的。
本实施例中，导轨机构包括：精密上导轨8和精密下导轨10，所述精密上导轨8和精密下导轨10平行设置形成导轨机构。
本实施例中，精密上导轨8和精密下导轨10结构相同，且关于光轴对称设置。
本实施例中，精密上导轨8和精密下导轨10可以一体成型形成导轨机构，也可以相互独立。
本实施例中，导轨机构也可以采用含滚珠的滚动导轨。
本实施例中，变焦丝杠2能相对自身轴向自由转动，但不能沿轴向窜动，且变焦丝杠2的轴向与变焦组4的滑动方向相互平行。
本实施例中，补偿丝杠6能相对自身轴向自由转动，但不能沿轴向窜动，且补偿丝杠6的轴向与补偿组9的滑动方向相互平行。
所述自动变焦机构的变焦过程为：控制软件驱动变焦步进电机1和补偿步进电机7转动各自的步数，变焦步进电机1带动变焦丝杠2转动，从而使变焦丝杠螺母3沿着变焦丝杠2的轴向移动，相应的，带动变焦组4沿着导轨机构的轨道方向滑动；同时，补偿步进电机7带动补偿丝杠6转动，从而使补偿丝杠螺母5沿着补偿丝杠6的轴向移动，相应的，补偿组9沿着导轨机构的轨道方向滑动；这样，变焦组4和补偿组9分别进行相应的移动就实现了变焦系统的变焦，精确控制了变焦系统中镜头的位置，保证变焦图像的连续清楚。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双步进电机驱动的自动变焦机构，其特征在于，包括：两组丝杠螺母副、两个步进电机和一个导轨机构；两组所述丝杠螺母副分别与变焦系统中的变焦组(4)和补偿组(9)固定，且每组丝杠螺母副受一个步进电机驱动；所述变焦组(4)和补偿组(9)均设置在导轨机构中，且能够沿导轨机构的轨道方向直线移动；其中，导轨机构的轨道方向与光轴方向平行，两个步进电机均由控制软件驱动并自动控制其各自转动的步数。
2.如权利要求1所述的双步进电机驱动的自动变焦机构，其特征在于，一组所述丝杠螺母副为变焦丝杠(2)和变焦丝杠螺母(3)配合而成，另一组所述丝杠螺母副为补偿丝杠(6)和补偿丝杠螺母(5)配合而成；且所述变焦丝杠螺母(3)与变焦组(4)固连，变焦丝杠(2)受变焦步进电机(1)驱动；所述补偿丝杠螺母(5)与补偿组(9)固连，补偿丝杠(6)受补偿步进电机(7)驱动。
3.如权利要求2所述的双步进电机驱动的自动变焦机构，其特征在于，所述变焦丝杠(2)固定在变焦步进电机(1)的输出端。
4.如权利要求2所述的双步进电机驱动的自动变焦机构，其特征在于，所述变焦步进电机(1)与变焦丝杠(2)通过齿轮啮合连接。
5.如权利要求2或3或4所述的双步进电机驱动的自动变焦机构，其特征在于，所述补偿丝杠(6)固定在补偿步进电机(7)的输出端。
6.如权利要求2或3或4所述的双步进电机驱动的自动变焦机构，其特征在于，所述补偿步进电机(7)与补偿丝杠(6)通过齿轮啮合连接。
7.如权利要求1-4中任意一项所述的双步进电机驱动的自动变焦机构，其特征在于，所述导轨机构包括：上导轨和下导轨，所述上导轨和下导轨平行设置。
8.如权利要求7所述的双步进电机驱动的自动变焦机构，其特征在于，所述上导轨和下导轨结构相同，且关于光轴对称。
9.如权利要求7所述的双步进电机驱动的自动变焦机构，其特征在于，所述上导轨和下导轨一体成型或相互独立设置。
10.如权利要求1-4中任意一项所述的双步进电机驱动的自动变焦机构，其特征在于，所述导轨机构采用含滚珠的滚动导轨。
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