CN208268678U - 一种相机调节机构及光学成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学成像技术领域，具体公开了一种相机调节机构及光学成像系统，其中相机调节机构包括基座，所述基座具有上表面；调节底板，其设置于所述基座上，且能在平行于所述上表面的平面内平移；倾斜调节座，其设置于所述调节底板上，且能相对所述调节底板倾斜；支撑台，其沿垂直于所述倾斜调节座表面的轴线转动地设置于所述倾斜调节座上，且能相对所述倾斜调节座沿远离或靠近所述基座的方向平移，所述支撑台用于与相机连接。本实用新型还公开了一种包含上述相机调节机构的光学成像系统。本实用新型公开的相机调节机构和光学成像系统结构简单紧凑，体积较小，且调节方便。

Description

一种相机调节机构及光学成像系统

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种相机调节机构及光学成像系统。

背景技术

相机尤其是工业相机在使用过程中，为保证相机及包含其的光学成像系统的正常准确运行，在对相机的大致位置进行粗略固定后，需要对相机进行精确地调整，以使相机能精确地对准检测对象或光路。

现有技术公开了一种相机多维度支撑调整装置，包括用于固定相机的相机固定及旋转机构、连接于相机固定及旋转机构的Z轴移动机构、X轴移动机构、X轴旋转机构及Y轴旋转机构，其中，相机固定及旋转机构可带动相机绕Z轴(与光轴平行的轴)旋转；X轴移动机构带动相机绕X轴平移、X轴旋转机构带动相机绕X轴旋转、Y轴旋转机构带动相机绕Y轴旋转，从而能实现相机在五个自由度上的调节。

上述的相机多维度支撑调整装置，虽然能实现相机在五个自由度上的调节，但整体结构复杂，体积较大，不利于调节机构小型化、微型化的应用，且无法进行六自由度的全自由度调节。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种相机调节机构，以实现相机的六自由度调节，且减小相机调节机构的体积，降低相机调节机构的结构复杂性，使相机的调节快捷方便。

本实用新型的另一目的在于提供一种相机，提高相机的调节自由度，使相机调节方便快捷。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种相机调节机构，包括：

基座，所述基座具有上表面；

调节底板，其设置于所述基座上，且能在平行于所述上表面的平面内平移；

倾斜调节座，其设置于所述调节底板上，且能相对所述调节底板倾斜；

支撑台，其沿垂直于所述倾斜调节座表面的轴线转动地设置于所述倾斜调节座上，且能相对所述倾斜调节座沿远离或靠近所述基座的方向平移，所述支撑台用于与相机连接。

进一步地，所述基座、所述调节底板、所述倾斜调节座及所述支撑台均为圆柱状结构。

进一步地，还包括：旋转调节座，转动套设在所述支撑台外部，且能相对所述倾斜调节座沿靠近或远离所述基座的方向平移。

进一步地，所述倾斜调节座沿其径向穿设有调节杆，所述调节杆一端凸设有偏心块，所述旋转调节座外表面开设有容置槽，所述偏心块伸入所述容置槽内且与所述容置槽的槽壁抵接。

进一步地，所述容置槽的槽长大于所述偏心块沿所述槽长方向的行程；所述旋转调节座外壁沿轴向开设有腰型孔，所述腰型孔内穿设有限位杆，所述限位杆的直径与所述腰型孔的宽度相同。

进一步地，所述腰型孔贯穿所述旋转调节座的侧壁，所述限位杆的一端沿所述旋转调节座的径向穿过所述倾斜调节座和所述腰型孔并能与所述支撑台抵接。

进一步地，所述相机调节机构还包括：

倾斜调节组件，至少三组所述倾斜调节组件沿所述调节底板的周向均匀间隔分布，所述倾斜调节组件包括：

调节螺纹件，所述调节底板沿其轴向开设有调节螺纹孔，所述倾斜调节座开设有与所述调节螺纹孔对应的调节通孔，所述调节螺纹件一端穿过所述调节通孔与所述调节螺纹孔螺接，另一端位于所述调节通孔内；

第一锁紧件，所述第一锁紧件沿所述调节底板的轴向穿过所述倾斜调节座与所述调节底板抵接。

进一步地，所述调节底板连接所述倾斜调节座的一端开设有定位槽，所述倾斜调节座的一端位于所述定位槽内，且所述倾斜调节座的一端外径小于所述定位槽的直径。

进一步地，所述上表面开设有调节凹槽，所述调节底板位于所述调节凹槽内，且所述调节凹槽的直径大于所述调节底板的外径。

一种光学成像系统，包含上述的相机调节机构。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的相机调节机构，通过采用调节底板相对基座平移，实现相机在垂直于相机光路的平面(XY平面)的平移；通过采用倾斜调节座相对调节底板的倾斜，实现相机绕X向和/或绕Y向的转动；通过采用支撑台转动穿设在倾斜调节座内，实现相机绕Z轴(相机光轴的方向)转动；通过设置支撑台相对倾斜调节座滑动，实现相机沿Z轴的平移运动；上述设置，可以使相机调节机构实现六自由度的调节，且结构紧凑，调节方便，减小了相机调节机构的体积，增加了调节的简便性。

本实用新型提供的光学成像系统，通过采用上述的相机调节机构，增加了光学成像系统调节的自由度，提高了光学成像系统调节的简便性，减小了光学成像系统的体积。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的相机调节机构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的相机调节机构的剖视图；

图3是本实用新型实施例提供的旋转调节座的结构示意图。

图中标记如下：

10-相机调节机构；20-相机；

1-基座；2-调节底板；3-倾斜调节座；4-旋转调节座；5-支撑台；6-轴承；7-倾斜调节组件；8-第二锁紧件；9-调节杆；

11-调节凹槽；21-定位槽；31-旋转调节部；32-升降调节部；41-腰型孔；42-容置槽；43-挡环；71-调节螺纹件；72-第一锁紧件；91-偏心块；92-第三锁紧件；93-限位杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的相机调节机构10的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种相机调节机构10，用于对相机20进行六自由度的调节，使相机20在使用过程中能够精确地对准光路。在本实施例中，定义与相机20光轴重合的轴为Z轴，X轴和Y轴为图示的水平方向，且X轴、Y轴和Z轴的设置遵循右手法则。如图1所示，本实施例提供的相机调节机构10主要包括基座1、调节底板2、倾斜调节座3、旋转调节座4(图1未示出)、支撑台5(图1未示出)，其中支撑台5用于固定和支撑相机20，支撑台5与旋转调节座4的配合可以实现相机20绕Z轴的转动；旋转调节座4与倾斜调节座3的配合可实现相机20沿Z轴方向的平移运动；倾斜调节座3与调节底板2配合可实现相机20绕X轴和/或Y轴的旋转；调节底板2与基座1配合可实现相机20沿X方向和Y方向的平移。

具体地，图2为本实用新型实施例提供的相机调节机构10的剖视图，结合图1和图2所示，在本实施例中，基座1、调节底板2、倾斜调节座3、旋转调节座4和支撑台5均为圆筒状结构。

基座1的一端外壁开设有外螺纹，用于与光学成像系统中的其他件进行连接与定位，且为相机20提供一个大致的定位。基座1的另一端的外径大于螺纹开设端的外径，用于为相机调节机构10中其他结构的安装提供足够的安装面。基座1远离螺纹的一端端面开设有调节凹槽11，调节底板2至少一端伸入调节凹槽11内，并与调节凹槽11的槽底抵接。

在本实施例中，为提高相机调节机构10的结构紧凑性和美观性，调节凹槽11为与调节底板2适配的圆柱形凹槽，且调节底板2的沿其轴向的高度等于调节凹槽11的槽深。调节凹槽11的直径大于调节底板2的外径。当调节底板2放置于调节凹槽11内时，调节凹槽11槽壁与调节底板2之间的空隙为调节底板2在调节凹槽11内的平移提供空间，以调整与调节底板2相连的相机20相对基座1在X和Y向的位置。

在本实施例中，调节底板2的一端端面与调节凹槽11的槽底抵接，另一端端面与基座1的端面平齐。在其他实施例中，另一端端面可以伸出基座1上端面或位于调节凹槽11内。在本实施例中，调节凹槽11与调节底板2均为圆柱形状，在其他实施例中，调节凹槽11和调节底板2的外形还可以为椭圆形、矩形等其他形状，只要能实现调节底板2在调节凹槽11内沿X方向和Y方向的位移运动即可。

调节底板2和基座1之间还设置有第二锁紧件8，用于对移动调节后的调节底板2和基座1进行位置锁定。在本实施例中，第二锁紧件8为锁紧螺钉，基座1沿径向开设有多个连通调节凹槽11的锁紧螺纹孔，且若干个锁紧螺纹孔沿基座1的周向均匀间隔设置。锁紧螺钉螺纹连接于锁紧螺纹孔内，且一端与调节底板2抵接。在本实施例中，锁紧螺钉有四个，其中两个对称设置在X方向上，另两个对称设置的Y方向上。通过对四个锁紧螺钉的拧动调节，使调节底板2相对基座1沿X方向和Y方向进行平移微调，且在调节定位后，通过拧紧各个锁紧螺钉对调节底板2和基座1进行位置锁定。

在本实施例中，第二锁紧件8的数量为四个，以使调节底板2相对基座1的X方向平移运动和Y方向的平移运动进行解耦合，即可使调节底板2单独沿X方向平移或沿Y方向平移。在其他实施例中，第二锁紧件8的数量也可以为三个或多于四个，当第二锁紧件8的数量为三个时，调节底板2的X向平移和Y向平移相互耦合；当第二锁紧件8的数量多于四个时，可以对多个方向进行单独的平移调节。

调节底板2远离基座1的一端开设有定位槽21，倾斜调节座3的一端位于定位槽21内，且与定位槽21槽底抵接。在本实施例中，定位槽21为圆柱形槽，倾斜调节座3包括旋转调节部31和升降调节部32，旋转调节部31一端位于定位槽21内，另一端与升降调节部32连接。旋转调节部31的外径大于升降调节部32的外径，旋转调节部31与升降调节部32之间形成有台阶面，用于倾斜调节组件7的设置。旋转调节部31的外径小于定位槽21的直径，定位槽21槽壁与旋转调节部31之间存在的间隙用于为倾斜调节座3相对调节底板2绕X轴和绕Y轴的转动提供空间。

倾斜调节组件7包括调节螺纹件71和第一锁紧件72，调节螺纹件71用于使倾斜调节座3绕X轴或Y轴转动，第一锁紧件72用于对调节后的倾斜调节座3和调节底板2进行位置锁定。旋转调节部31的台阶面上沿其轴向开设有与调节螺纹件71配合的调节通孔，调节底板2对应于第一调节通孔的位置开设有与调节螺纹件71螺接的调节螺纹孔，调节螺纹件71一端旋拧入调节螺纹孔内，另一端位于调节通孔内。第一锁紧件72沿垂直于台阶面的方向穿设于旋转调节部31内，且能通过旋拧第一锁紧件72使第一锁紧件72的一端与调节底板2接触，实现调节底板2与倾斜调节座3的锁紧固定。

在本实施例中，倾斜调节组件7沿倾斜调节座3的轴向均匀间隔设置有三组，通过对各组倾斜调节组件7中的调节螺纹件71进行拧紧或调松，使倾斜调节座3绕X轴方向倾斜和/或绕Y轴方向倾斜；当调节到所需位置后，通过旋拧各倾斜调节组件7中的第一锁紧件72实现对倾斜调节座3和调节底板2的锁紧定位。

在其他实施例中，倾斜调节组件7可以沿倾斜调节座3的轴向均匀间隔设置四组或多于四组。当倾斜调节组件7设置为四组时，其中两组对称设置在X方向，另两组对称设置在Y方向，实现倾斜调节座3绕X轴旋转和绕Y轴旋转的解耦合调节。

在本实施例中，调节螺纹件71为圆柱头螺钉，调节通孔为沉头孔。第一锁紧件72为球头紧定螺钉。在其他实施例中，调节螺纹件71还可以为其他能用于螺纹旋拧调节的件，第一锁紧件72也可为其他能实现倾斜调节座3相对调节底板2锁紧固定的件。

图3为本实用新型实施例提供的旋转调节座4的结构示意图，结合图2和图3所示，升降调节部32沿其径向开设有升降调节孔，调节杆9转动穿设在升降调节孔内，且一端凸设有偏心块91。旋转调节座4穿设在升降调节部32的中心通孔内，旋转调节座4的外壁对应于升降调节孔的位置开设有容置槽42，偏心块91伸入容置槽42内，且容置槽42在旋转调节座4轴向方向的槽宽等于偏心块91在槽宽方向的宽度，容置槽42的槽长大于偏心块91在槽长方向的行程。升降调节部32上沿轴向开设有腰型孔41，限位杆93的一端沿升降调节部32的径向穿过并伸入腰型孔41内，且腰型孔41的宽度与限位杆93的外径配合。

上述设置使调节杆9在旋转过程中，虽偏心块91的运动轨迹为圆，但旋转调节座4在容置槽42的形状限制及限位杆93和腰型孔41的配合作用下，仅能沿升降调节部32的轴向方向移动，实现旋转调节座4相对倾斜调节座3的Z向平移解耦运动。

调节杆9沿其周向开设有锥形卡槽，第三锁紧件92沿倾斜调节座3的轴向穿设且一端与锥形卡槽卡接，对调节杆9的径向位置进行锁紧定位，实现调节后，倾斜调节座3与旋转调节座4的位置锁定。

在本实施例中，调节杆9为偏心圆柱销，偏心块91为圆柱块，且与偏心圆柱销的偏心孔过盈配合。在其他实施例中，调节杆9还可以为其他带有偏心孔的柱状结构，调节杆9和偏心块91还可以为一体成型的结构。偏心块91的大小、偏心块91的轴心相对调节杆9轴线的距离应根据所需要沿Z轴调节的距离进行具体确定。

在本实施例中，第三锁紧件92为球头顶丝，第三锁紧件92从旋转调节部31所在的一端穿入。为实现球头顶丝的拧动调节，基座1和调节底板2的中心通孔应大于第三锁紧件92所在的圆周直径，以为第三锁紧件92的锁紧提供操作空间。在其他实施例中，第三锁紧件92还可以从远离基座1的一端穿入，但此时，由于需要提供第三锁紧件92拧动操作的空间，相机20与倾斜调节座3端面之间的距离不能过小，即不利于相机调节机构10的小型化。

为减小旋转调节座4的Z向平移的阻力，旋转调节座4外壁沿其周向凸设有挡环43，挡环43的外表面与倾斜调节座3的内壁接触，从而使旋转调节座4的Z向移动过程中，仅挡环43与倾斜调节座3接触，在保证平移稳定性的同时，降低了两则的接触面积，减小了Z向运动阻力。在本实施例中，挡环43沿旋转调节座4的轴向设置有两个，两个挡环43分别设置在容置槽42的两侧，有利于保证旋转调节座4的平移稳定性。

旋转调节座4套设在支撑台5外，且旋转调节座4与支撑台5之间设置有轴承6。轴承6的内圈与支撑台5过盈配合，轴承6的外圈与旋转调节座4过盈配合，实现支撑台5相对旋转调节座4绕Z轴的转动。

为实现旋转调节座4相对支撑台5的锁紧固定，在本实施例中，上述腰型孔41贯穿旋转调节座4的一侧侧壁，限位杆93能伸入腰型孔41并与支撑台5外壁抵接。在本实施例中，限位杆93为螺栓，通过旋拧螺栓可实现旋转调节座4和支撑台5之间的相对锁定和松动。

支撑台5远离基座1的一端沿径向向外凸设有安装台，安装台与相机20通过螺纹连接为一体。安装台的设置可增加相机20与支撑台5的接触面，提高相机20与相机调节机构10的连接稳定性。

本实施例还提供了一种包含上述相机调节机构10的光学成像系统。

本实施例提供的相机调节机构10和光学成像系统，通过设置支撑台5能相对支撑台5转动的旋转调节座4，可实现相机20的Z向旋转运动；通过设置调节杆9、偏心块91等，可实现旋转调节座4相对倾斜调节座3的Z向平移，从而实现相机20的Z向平移；通过设置调节底板2及倾斜调节组件7，可以实现相机20绕X向和Y向的转动；通过在基座1上设置调节凹槽11，可实现相机20沿X向和Y向的平移运动；通过设置第一锁紧件72、第二锁紧件8及限位杆93，可使调节完成后的各个部件位置锁定。本实施例提供的相机调节机构10，结构简单、紧凑，且调节方便，有利于相机调节机构10的小型化。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种相机调节机构，其特征在于，包括：

基座(1)，所述基座(1)具有上表面；

调节底板(2)，其设置于所述基座(1)上，且能在平行于所述上表面的平面内平移；

倾斜调节座(3)，其设置于所述调节底板(2)上，且能相对所述调节底板(2)倾斜；

支撑台(5)，其沿垂直于所述倾斜调节座表面的轴线转动地设置于所述倾斜调节座(3)上，且能相对所述倾斜调节座(3)沿远离或靠近所述基座(1)的方向平移，所述支撑台(5)用于与相机(20)连接。

2.根据权利要求1所述的相机调节机构，其特征在于，所述基座(1)、所述调节底板(2)、所述倾斜调节座(3)及所述支撑台(5)均为圆筒状结构。

3.根据权利要求2所述的相机调节机构，其特征在于，还包括：

旋转调节座(4)，转动套设在所述支撑台(5)外部，且能相对所述倾斜调节座(3)沿靠近或远离所述基座(1)的方向平移。

4.根据权利要求3所述的相机调节机构，其特征在于，所述倾斜调节座(3)沿其径向穿设有调节杆(9)，所述调节杆(9)一端凸设有偏心块(91)，所述旋转调节座(4)外表面开设有容置槽(42)，所述偏心块(91)伸入所述容置槽(42)内且与所述容置槽(42)的槽壁抵接。

5.根据权利要求4所述的相机调节机构，其特征在于，所述容置槽(42)的槽长大于所述偏心块(91)沿所述槽长方向的行程；所述旋转调节座(4)外壁沿其轴向开设有腰型孔(41)，所述腰型孔(41)内穿设有限位杆(93)，所述限位杆(93)的直径与所述腰型孔(41)的宽度相同。

6.根据权利要求5所述的相机调节机构，其特征在于，所述腰型孔(41)贯穿所述旋转调节座(4)的侧壁，所述限位杆(93)的一端沿所述旋转调节座(4)的径向穿过所述倾斜调节座(3)和所述腰型孔(41)并能与所述支撑台(5)抵接。

7.根据权利要求2所述的相机调节机构，其特征在于，所述相机调节机构还包括：

倾斜调节组件(7)，至少三组所述倾斜调节组件(7)沿所述调节底板(2)的周向均匀间隔分布，所述倾斜调节组件(7)包括：

调节螺纹件(71)，所述调节底板(2)沿其轴向开设有调节螺纹孔，所述倾斜调节座(3)开设有与所述调节螺纹孔对应的调节通孔，所述调节螺纹件(71)一端穿过所述调节通孔与所述调节螺纹孔螺接，另一端位于所述调节通孔内；

第一锁紧件(72)，所述第一锁紧件(72)沿所述调节底板(2)的轴向穿过所述倾斜调节座(3)与所述调节底板(2)抵接。

8.根据权利要求7所述的相机调节机构，其特征在于，所述调节底板(2)连接所述倾斜调节座(3)的一端开设有定位槽(21)，所述倾斜调节座(3)的一端位于所述定位槽(21)内，且所述倾斜调节座(3)的所述一端外径小于所述定位槽(21)的直径。

9.根据权利要求2所述的相机调节机构，其特征在于，所述上表面开设有调节凹槽(11)，所述调节底板(2)位于所述调节凹槽(11)内，且所述调节凹槽(11)的直径大于所述调节底板(2)的外径。

10.一种光学成像系统，包括相机(20)，其特征在于，还包含如权利要求1-9任一项所述的相机调节机构，所述相机(20)与支撑台(5)连接。