CN203365779U - 一种光学镜头直线运动变焦光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于光学领域，具体涉及一种光学镜头直线运动变焦光学系统。本实用新型包括内部为空腔的固定框架、分别固定在固定框架两端的第一镜组和第二镜组、设置在第一镜组与第二镜组之间的变焦镜组件、用于提供变焦镜组件作往复直线运动的驱动装置以及固定设置并均匀分布在固定框架内表面的用于对变焦镜组件进行支撑和导向作用的至少三组导向组件。通过本实用新型解决了现有机械补偿连续变焦光学装置变焦精度低，制造成本高、设备体积大、运动曲线不可调的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于光学领域，涉及一种光学镜头变焦系统，具体涉及一种光学镜头直线运动变焦光学系统。
背景技术
机械补偿连续变焦光学系统，传统的方法主要是采用机械凸轮机构实现变焦距光学镜头的连续变焦。机械凸轮种类多种多样，按照凸轮形状分为盘式凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮三类。在镜头运动机构中，主要采用圆柱型凸轮。在凸轮圆周上开有两组曲线槽，两组槽按照光学性能曲线加工，使变倍组移动时，补偿组做相应的移动以做补偿用。
在机械凸轮机构中，主要有旋转电机、凸轮、导向销、移动镜组和带有直线槽的外镜筒等。通过旋转电机输出扭矩，通过齿轮传动将扭矩传递给凸轮，凸轮通过导向销将动能传递给移动镜组。因外镜筒上的直线槽限制了导向销的运动轨迹，故凸轮正反转动时，会带动移动镜组做往复直线运动。变焦距光学镜头在变焦过程中，为了获得满意的成像质量，要求各运动镜组的位移准确。因此为了保证光学镜头在变焦过程中各运动镜组位移精确，则对凸轮提出了很高的制造精度要求，从而给凸轮的制造带来很大的难度。机械凸轮变焦机构存在以下主要问题：
（1）采用凸轮精度要求很高，机械加工难度大，需要高精度的机床和镗床，提高了成本。
（2）变倍滑架和补偿滑架易磨损，长时间使用会导致变焦精度降低。
（3）由于采用了齿轮传动装置，以及导向销和凸轮之间存在间隙，造成空回较大，所以整个机构存在体积大、效率低、精度差等问题。
（4）设计加工完成后，曲线不能更改和调整。
发明内容
本实用新型提供一种光学镜头直线运动变焦光学系统，解决了现有机械补偿连续变焦光学装置变焦精度低，制造成本高、设备体积大、运动曲 线不可调的问题。
解决上述技术问题的技术方案如下:
本实用新型提供一种光学镜头直线运动变焦光学系统，包括内部为空腔的固定框架、分别固定在固定框架两端的第一镜组和第二镜组、设置在第一镜组与第二镜组之间的变焦镜组件、用于提供变焦镜组件作往复直线运动的驱动装置以及固定设置并均匀分布在固定框架内表面的用于对变焦镜组件进行支撑和导向作用的至少三组导向组件；所述第一镜组与第二镜组相互平行；
所述变焦镜组件包括移动镜架、安装在移动镜架内孔中的变焦镜组；所述移动镜架对应导向组件的位置设置有通孔；所述导向组件穿过移动镜架上的通孔；
所述驱动装置按照动力传递方向依次设置有驱动电机、传动齿轮、消间隙梯形螺套齿轮、梯形螺杆；所述消间隙梯形螺套齿轮外表面设置有齿轮并且与传动齿轮相啮合；所述消间隙梯形螺套齿轮内表面为梯形螺纹并且与梯形螺杆相啮合；所述梯形螺杆的一端固定设置在移动镜架上。
上述导向组件包括固定设置在固定框架内表面的第一耳座、第二耳座以及固定设置在第一耳座和第二耳座之间的导杆。
上述导杆为精密导轨；所述移动镜架的通孔内设置有精密导套；所述精密导套与精密导轨相适配。
上述驱动装置还包括用于控制驱动电机旋转精度的编码器。
上述光学镜头直线运动变焦光学系统，还包括限位装置；所述限位装置包括固定安装在梯形螺杆上的限位开关以及固定设置在固定框架上且分布在限位开关两侧的两个限位片；所述两个限位片之间的最大距离大于变焦镜组件做往复运动的距离。
本实用新型的优点在于：
1、本实用新型采用消间隙梯形螺套齿轮，有效的消除了传统齿轮传动装置空回大，精度差的问题。
2、本实用新型采用精密导轨和精密导套的组合，大大提高了整个装置的精度和工作效率。
3、本实用新型由程序控制变焦组镜按照光学设计（或测定）曲线运动，大大满足精密跟踪与测量的要求。
4、本实用新型采用限位开关，有效的控制了移动镜架在导杆上做往复运动的行程，同时可准确的确定变焦镜组的起始位置。
附图说明
图1是本实用新型的机构示意图；
图2是本实用新型的局部结构示意图。
附图标记：1-固定框架、2-第一镜组、3-第二镜组、4-变焦镜组件、41-移动镜架、411-通孔、4111-精密导套、42-变焦镜组、5-驱动装置、51-驱动电机、511-编码器、52-传动齿轮、53-消间隙梯形螺套齿、54-梯形螺杆、6-导向组件、61-第一耳座、62-第二耳座、63-导杆、7-限位装置、71-限位开关、72-限位片。
具体实施方式
本实用新型提供一种光学镜头直线运动变焦光学系统，参见附图1，内部为空腔的固定框架1、分别固定在固定框架1两端的第一镜组2和第二镜组3、设置在第一镜组2与第二镜组3之间的变焦镜组件4、用于提供变焦镜组件4作往复直线运动的驱动装置5以及固定设置并均匀分布在固定框架1内表面的用于对变焦镜组件4进行支撑和导向作用的至少三组导向组件6。
如图2所示，变焦镜组件4包括移动镜架41、安装在移动镜架41内孔中的变焦镜组42；移动镜架41对应导向组件6的位置设置有通孔411；导向组件6穿过移动镜架41上的通孔411。
导向组件6包括固定设置在固定框架1内表面的第一耳座61、第二耳座62以及固定设置在第一耳座61和第二耳座62之间的导杆63。特别的，本实用新型采用的导杆63为精密导轨；移动镜架41的通孔411内设置有精密导套4111；精密导套4111与精密导轨相适配。
如图2所示，驱动装置5按照动力传递方向依次设置有、驱动电机51、传动齿轮52、消间隙梯形螺套齿轮53、梯形螺杆54；参照图2，消间隙梯形螺套齿轮53外表面设置有齿轮并且与传动齿轮52相啮合；消间隙梯形 螺套齿轮53内表面为梯形螺纹并且与梯形螺杆54相啮合；梯形螺杆54的一端固定设置在移动镜架41上。
参见图1，优选的，为保证有效的控制了移动镜架41在导杆63上做往复运动的行程，同时可准确的确定变焦镜组42的起始位置，该装置还包括限位装置7；限位装置7包括固定安装在梯形螺杆54上的限位开关71以及固定设置在固定框架1上且分布在限位开关71两侧的两个限位片72；限位片72之间的距离大于等于变焦镜组件4做往复运动的距离。
该装置在工作时，按照图1所示的位置将各个零部件安装后，此时通电，驱动电机51开始旋转，驱动电机51将转矩传递给传动齿轮52，传动齿轮52将动力传递给消间隙梯形螺套齿轮53，消间隙梯形螺套齿轮53开始转动，并通过消间隙梯形螺套齿轮53内表面的梯形螺纹带动梯形螺杆54开始移动，最终梯形螺杆54带动变焦镜组件4在导向组件6上开始移动。（通过控制驱动电机的正反转从而实现变焦镜组件的往复运动）。
本实用新型中，导向组件6上安装精密导轨，在移动镜架对应导向组件的位置上安装有与精密导轨相适配的精密导套4111，从而保证变焦镜组件4在导向组件6上的运动更加平稳，可靠。
通过变焦镜组件4在导向组件6上的往复运动从而实现了光学镜头变焦过程。在驱动电机51上还安装有编码器511，用来控制驱动电机51的转旋转精度，从而控制变焦镜组42的往复运动。
另外，为保证有效的控制移动镜架在导杆上做往复运动的行程，同时可准确的确定变焦镜组42的起始位置，该装置还包括限位装置7，一般该限位装置7包括固定安装在梯形螺杆上的限位开关71（行程开关）以及固定设置在固定框架1上且分布在限位开关两侧的两个限位片72；当限位开关71触碰到限位片72时，驱动电机51开始反转或者停止，致使变焦镜组件4反方向移动或者停止。限位片42之间的距离大于等于变焦镜组件4做往复运动的距离。
随着变焦镜组件4的往复运动，实现了光学系统的变焦过程，而且该装置制造成本低，变焦精度高。
Claims (5)
1.一种光学镜头直线运动变焦光学系统，其特征在于：包括内部为空腔的固定框架、分别固定在固定框架两端的第一镜组和第二镜组、设置在第一镜组与第二镜组之间的变焦镜组件、用于提供变焦镜组件作往复直线运动的驱动装置以及固定设置并均匀分布在固定框架内表面的用于对变焦镜组件进行支撑和导向作用的至少三组导向组件；所述第一镜组与第二镜组相互平行；
所述变焦镜组件包括移动镜架、安装在移动镜架内孔中的变焦镜组；所述移动镜架对应导向组件的位置设置有通孔；所述导向组件穿过移动镜架上的通孔；
所述驱动装置按照动力传递方向依次设置有驱动电机、传动齿轮、消间隙梯形螺套齿轮、梯形螺杆；所述消间隙梯形螺套齿轮外表面设置有齿轮并且与传动齿轮相啮合；所述消间隙梯形螺套齿轮内表面为梯形螺纹并且与梯形螺杆相啮合；所述梯形螺杆的一端固定设置在移动镜架上。
2.根据权利要求1所述的光学镜头直线运动变焦光学系统，其特征在于：所述导向组件包括固定设置在固定框架内表面的第一耳座、第二耳座以及固定设置在第一耳座和第二耳座之间的导杆。
3.根据权利要求2所述的光学镜头直线运动变焦光学系统，其特征在于：所述导杆为精密导轨；所述移动镜架的通孔内设置有精密导套；所述精密导套与精密导轨相适配。
4.根据权利要求3所述的光学镜头直线运动变焦光学系统，其特征在于：所述驱动装置还包括用于控制驱动电机旋转精度的编码器。
5.根据权利要求1至4任一所述的光学镜头直线运动变焦光学系统，其特征在于：还包括限位装置；所述限位装置包括固定安装在梯形螺杆上的限位开关以及固定设置在固定框架上且分布在限位开关两侧的两个限位片；所述两个限位片之间的最大距离大于变焦镜组件做往复运动的距离。
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2013
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