CN202939353U - 红外光学系统调焦机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种红外光学系统调焦机构，其安装座上通过直线导向机构导向装配有调焦透镜单元，在调焦透镜单元通过传动机构与驱动该调焦透镜单元沿直线导向机构导向移动的驱动机构传动连接，驱动机构包括电机，传动机构包括凸轮导杆传动机构，凸轮为固定安装在电机输出轴上的盘形凸轮，导杆的一端与调焦透镜单元固定连接，导杆的另一端与所述盘形凸轮的外轮缘顶触配合，在凸轮导杆传动机构下方的安装座上并列设有与调焦透镜单元连接、用于驱使所述导杆与盘形凸轮外轮缘始终保持接触的拉簧。本实用新型的红外光学系统调焦机构结构简单，简化了驱动机构的控制电路，并有效地提高了产品的稳定性要求，并满足了机载振动环境下对视轴的精度要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种红外光学系统调焦机构。
背景技术
在红外光学系统中，为了保证各个视场成像清晰，利用电机驱动，将参与成像的调焦透镜单元沿光轴方向移动，这样可以满足红外系统各个视场的成像要求，也可以满足长作用距离、高分辨率的发展要求。现有的红外光学系统调焦机构中，传动连接在电机与调焦透镜单元之间的传动机构主要有螺纹传动机构、涡轮蜗杆传动机构和丝杠螺母传动机构，但螺纹传动机构和丝杠螺母传动机构对机械装配精度要求较高，装配较为繁琐，装配难度较大，装配效率较低，而涡轮蜗杆传动机构具有较大的传动比，因而主要应用于微调，而且涡轮蜗杆传动机构的体积较大，不适用于机载红外光学系统，另外，采用螺纹传动机构、涡轮蜗杆传动机构或丝杠螺母传动机构均需要通过控制电机正反转来实现对调焦透镜单元位置的调整，而且还需要在调焦透镜单元的两个极限位置设置限位装置，因而电机的整个控制电路结构较为复杂，控制成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种控制简单、安装方便的红外光学系统调焦机构。
本实用新型的技术方案是：一种红外光学系统调焦机构，包括安装座，安装座上通过直线导向机构导向装配有调焦透镜单元，在调焦透镜单元通过传动机构与驱动该调焦透镜单元沿直线导向机构导向移动的驱动机构传动连接，所述驱动机构包括电机，所述的传动机构包括凸轮导杆传动机构，所述凸轮为固定安装在电机输出轴上的盘形凸轮，所述导杆的一端与调焦透镜单元固定连接，导杆的另一端与所述盘形凸轮的外轮缘顶触配合，在凸轮导杆传动机构下方的安装座上并列设有与调焦透镜单元连接、用于驱使所述导杆与盘形凸轮外轮缘始终保持接触的拉簧。
所述的直线导向机构包括固定安装在安装座上的直线导杆及滑动装配在直线导轨上的滑块，所述调焦透镜单元固定安装在滑块上。
所述拉簧的拉伸方向与导杆平行。
所述拉簧的中心线与所述直线导向机构的导向方向平行设置，该拉簧的一端固定在调焦透镜单元上，拉簧的另一端固定在安装座上。
所述的驱动机构为伺服电机，在伺服电机上还连接有用于控制调焦透镜单元移动精度的到位感应单元和到位精度控制单元。
所述的到位感应单元固定在调焦透镜单元上，所述到位精度控制单元固定在安装座上，在所述到位感应单元中设有磁体，在所述到位精度控制单元中设有用于感应磁体信号的霍尔器件。
本实用新型的红外光学系统调焦机构中，调焦透镜单元通过凸轮导杆传动机构和拉簧的配合驱动调焦透镜单元沿直线导向机构导向装移动，使该调焦透镜单元可以在保证视场要求的前提下，确保系统在调焦过程中产品的光轴不发生偏移，在调焦透镜单元与驱动机构之间连接凸轮导杆传动机构，盘形凸轮在驱动机构带动下沿一个方向循环转动，通过盘形凸轮长短轴之间的长度差实现对调焦透镜单元位置的精确控制，其结构简单，简化了驱动机构的控制电路，同时，在调焦透镜单元上连接的拉簧还具有吸振、缓冲的作用，有效地提高了产品的稳定性要求，并满足了机载振动环境下对视轴的精度要求。
附图说明
图1为本实用新型红外光学系统调焦机构具体实施例的主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的左视图。
具体实施方式
本实用新型的红外光学系统调焦机构的具体实施例如图1、图2、图3所示，该红外光学系统调焦机构主要由安装座1、直线导轨2、滑块3、调焦透镜单元4、导杆5、盘形凸轮6、伺服电机7、到位感应单元8、到位精度控制单元9及拉簧10组成，其中，安装座1采用铝合金材料制成，制作时要求用于安装直线导轨2的上安装面与其下表面之间的平行度不大于0.01mm。直线导轨2固定在安装座1的上安装面上，滑块3导向滑动装配在直线导轨2上，该直线导轨2与滑块3的配合精度要求滑块3的上表面与下表面的平行度不大于0.004mm，滑块3的侧面在运动过程中与底面的垂直度不大于0.004mm。本实施例中，滑块3在移动过程中其上表面与下表面的平行度为0.02mm，滑块2的侧面在运动过程中与底面的垂直度为0.02mm。调焦透镜单元4由固定安装在滑块3上的调焦镜座和镶装在调焦镜座上的调焦透镜组成，调焦镜座采用钛合金TC4制成，可满足调焦透镜的热变形要求，调焦透镜采用单晶锗材料制成，其第一个面的半径为-955mm、第二个面的半径为709.6mm、中心厚度为5mm并采用定心装配技术安装座调焦镜座中。到位感应单元8固定在调焦透镜单元4上，在到位感应单元8中设有磁体；到位精度控制单元9与伺服电机7分别固定在安装座1上，在到位精度控制单元9中设有霍尔器件，到位精度控制单元9采用霍尔器件来保证电限位，当调焦透镜单元4移动到位时，到位精度控制单元9通过霍尔器件感应到磁体的感应信号，从而对私伺服电机7进行控制。盘形凸轮6由不锈钢采用热处理HRC30-35制成并径向固定在伺服电机7的输出轴上。导杆5由锡黄铜QSn6.5-0.1\GB/T4423-1992材料并进行表面处理制成，其一端固定在调焦透镜单元4上，另一端与盘形凸轮6的外轮缘顶触滑动配合组成凸轮导杆传动机构。拉簧10采用钢丝70\GB/T4358-1995材料并进行回火处理制成，保证该拉簧10的弹性系数为K=270N/m，拉簧10并列安装在凸轮导杆传动机构下方，拉簧10的的一端固定在导杆5下方的调焦透镜单元4上，另一端固定在伺服电机7下方的安装座1上，保证该拉簧10的拉伸方向与导杆5平行，通过该拉簧10的弹力作用确保导杆5始终保持与盘形凸轮6外轮缘的接触，起到与盘形凸轮6配合驱动调焦透镜单元4的作用，该拉簧10还同时起到了缓冲及隔离外界振动的作用，避免光轴发生偏移，使该红外光学系统调焦机构满足在振动环境下精确调焦的要求。
该红外光学系统调焦机构在使用时，伺服电机的输出轴带动盘形凸轮沿一个方向循环转动，拉簧通过自身弹力使调焦透镜单元上固定的导杆始终于盘形凸轮的外周缘顶触滑动配合，从而通过盘形凸轮长轴与短轴之间的长度差驱动调焦透镜单元沿直线导轨作直线往复运动，实现调焦透镜单元的调整，达到视场调焦、成像清晰的目的，并在保证视场要求的前提下，确保系统在调焦过程中产品的光轴不发生偏移；当调焦透镜单元移动到位时，通过连接在调焦透镜单元与安装座之间的拉簧实现对调焦透镜单元的缓冲并隔离外界振动对调焦透镜单元的影响，同时，通过到位精度控制单元中的霍尔器件对到位感应单元中磁体的感应信号对伺服电机进行控制。
本实用新型不局限于上述实施例，安装座上固定的用于与调焦透镜单元导向配合的直线导向机构还可以采用燕尾槽或导柱与导向孔配合的导向结构；导杆与调焦透镜单元之间可以采用分体连接也可以采用一体制作结构；拉簧的弹性参数可以根据实际情况具体设计；其都在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种红外光学系统调焦机构，包括安装座，安装座上通过直线导向机构导向装配有调焦透镜单元，在调焦透镜单元通过传动机构与驱动该调焦透镜单元沿直线导向机构导向移动的驱动机构传动连接，其特征在于，所述驱动机构包括电机，所述的传动机构包括凸轮导杆传动机构，所述凸轮为固定安装在电机输出轴上的盘形凸轮，所述导杆的一端与调焦透镜单元固定连接，导杆的另一端与所述盘形凸轮的外轮缘顶触配合，在凸轮导杆传动机构下方的安装座上并列设有与调焦透镜单元连接、用于驱使所述导杆与盘形凸轮外轮缘始终保持接触的拉簧。
2.根据权利要求1所述的红外光学系统调焦机构，其特征在于，所述的直线导向机构包括固定安装在安装座上的直线导杆及滑动装配在直线导轨上的滑块，所述调焦透镜单元固定安装在滑块上。
3.根据权利要求1所述的红外光学系统调焦机构，其特征在于，所述拉簧的拉伸方向与导杆平行。
4.根据权利要求1所述的红外光学系统调焦机构，其特征在于，所述拉簧的中心线与所述直线导向机构的导向方向平行设置，该拉簧的一端固定在调焦透镜单元上，拉簧的另一端固定在安装座上。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的红外光学系统调焦机构，其特征在于，所述的驱动机构为伺服电机，在伺服电机上还连接有用于控制调焦透镜单元移动精度的到位感应单元和到位精度控制单元。
6.根据权利要求5所述的红外光学系统调焦机构，其特征在于，所述的到位感应单元固定在调焦透镜单元上，所述到位精度控制单元固定在安装座上，在所述到位感应单元中设有磁体，在所述到位精度控制单元中设有用于感应磁体信号的霍尔器件。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105446054A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-03-30 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种用于航空相机的小型化调焦机构 |
| CN107728282A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-02-23 | 北京国科世纪激光技术有限公司 | 一种辅助安装调节机构 |
| CN109814320A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-28 | 北京空间机电研究所 | 一种基于盘形凸轮的调焦机构 |
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2012
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