CN209446880U - 一种调焦装置及光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种调焦装置及光学系统，所述调焦装置包括成像组件、连接架、平移台组件，通过平移台组件来实现对成像组件的调焦移动，调焦精度高，避免了凸轮调焦时加工凸轮曲线的难度。此外，本实用新型的调焦装置实现了降低装调难度，提高了结构紧凑度；避免了机械结构件反复运动过程中的空回误差，重复精度在±2um以内。

Description

一种调焦装置及光学系统

技术领域

本实用新型涉及光学系统技术领域，尤其涉及一种调焦装置、光学系统。

背景技术

通过百毫米长面阵多次分布成像实现两维百毫米载物片成像，由于载物片厚度不同、快速运动后定位、温度变化等因素，焦面会产生不同程度的离焦，造成图像模糊。在强LED照明中，需每次成像前进行微调且保持载物片台在成像中的离焦方向稳定。

目前调焦机构主要有三种方式，分别为镜头移动式、焦面反射镜移动式及像面移动式。镜头移动式一般分为镜头整体移动、前组移动、中组移动和后组移动。常用的调焦机构的结构形式包括：一、圆柱凸轮曲线槽的传动方式，其导向部件一般采用直线导轨。二、偏心凸轮和涡轮蜗杆副传动方式，其导向部件一般采用直线导轨。三、丝杠螺母副的传动方式，导向部件是线性导向轴。这几种调焦方式的缺点是结构复杂、体积大，凸轮曲线加工精度高，运动过程中容易卡滞，丝杠螺母传动过程中有空回误差，精度较低，现有的这几种调焦方式无法同时满足大幅面调焦范围大、精度高、焦面稳定性好和结构紧凑等要求。

鉴于上述原因，有必要提出一种能够解决现有调焦结构复杂、调焦精度低的问题的调焦装置。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种调焦装置，旨在解决现有调焦机构的调焦精度低，结构复杂、传动空回误差等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种调焦装置，所述调焦装置包括：

成像组件，所述成像组件包括反射镜组件、成像组合体和用于安装所述反射镜组件和所述成像组合体的安装框架；

连接架，连接所述成像组件的安装框架的一侧；

平移台组件，通过所述连接架与所述成像组件连接，用于在接收到调焦控制信号后实现带动所述成像组件移动以找到焦面位置。

优选地，所述反射镜的数量至少两个，至少两个所述反射镜并列地安装在所述反射镜座上。

优选地，所述反射镜的数量为5个。

优选地，所述平移台组件包括驱动机构和用于安装所述连接架的安装平台，所述驱动机构与所述安装平台连接，用于驱动所述安装平台沿平移台组件的导轨延伸方向运动。

优选地，所述成像组合体包括Cmos、用于安装所述Cmos的Cmos安装架，所述Cmos安装在所述Cmos安装架内。

优选地，所述Cmos组合体还包括Cmos调整垫，所述Cmos调整垫安装在所述Cmos下方。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提出一种光学系统，所述光学系统包括承载待成像物品的载物片，所述载物片上刻有检焦标记，该检焦标记用于在调焦时作为待成像标的物以对通过检测该检焦标记的图像清晰度进行调焦，并记录检焦标记的位置。

优选地，所述检焦标记为多排并列的设置在所述载物片上按照预设重复规则排列的线段组合。

优选地，所述光学系统还包括用于放置载物片的载物片平台，所述载物片平台表面具有多个用于提高散热率的沟槽，多个所述沟槽并列排布在所述载物片表面。

优选地，所述平移台组件包括驱动机构和用于安装所述连接架的安装平台，所述驱动机构与所述安装平台连接，用于驱动所述安装平台沿平移台组件的导轨延伸方向运动。

本实用新型调焦装置包括：

成像组件，所述成像组件包括反射镜组件、成像组合体和用于安装所述反射镜组件和所述成像组合体的安装框架；

连接架，连接所述成像组件的安装框架的一侧；

平移台组件，通过所述连接架与所述成像组件连接，用于在接收到调焦控制信号后实现带动所述成像组件移动以找到焦面位置。

采用本实用新型的调焦装置，通过平移台组件来实现对成像组件的调焦移动，调焦精度高，避免了凸轮调焦时加工凸轮曲线的难度。此外，本实用新型的调焦装置实现了降低装调难度，提高了结构紧凑度；避免了机械结构件反复运动过程中的空回误差，重复精度在±2um以内。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为本实用新型调焦装置总体结构立体图；

图2为本实用新型调焦装置Cmos组件1立体图；

图3为本实用新型调焦装置Cmos组件1侧视图；

图4为本实用新型调焦装置连接架2立体图；

图5为本实用新型调焦装置平移台组件3立体图；

图6为本实用新型调焦装置带检焦标记的载物片4立体图；

图7为本实用新型调焦装置载物片平台5立体图；

图中：

100、调焦装置；1、Cmos组件；1-1、线路板；1-2、Cmos；1-3、Cmos安装架；1-4、Cmos调整垫；1-5、反射镜；1-6、反射镜座；1-7、安装框架；1-8、紧固螺钉；1-9、定位销钉；1-10、压板；2、连接架；3、平移台组件、3-1、电机；3-2、光栅磁条；3-3、光栅读数头；3-4、安装平台；4、载物片；4-1、检焦标记；5、载物片平台；5-1、沟槽。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型实施例解决的技术问题、所采用的技术方案以及实现的技术效果进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，并不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其它等同或明显变型的实施例均落在本实用新型的保护范围内。本实用新型实施例可以按照权利要求中限定和涵盖的多种不同方式来具体化。

需要说明的是，在下面的描述中，为了方便理解，给出了许多具体细节。但是很明显，本实用新型的实现可以没有这些具体细节。

需要说明的是，在没有明确限定或不冲突的情况下，本实用新型中的各个实施例及其中的技术特征可以相互组合而形成技术方案。

本实用新型提出了一种调焦装置，旨在解决现有调焦机构的调焦精度低，结构复杂、传动空回误差等问题。

参照图1～图7，本实用新型的调焦装置100包括：

成像组件，所述成像组件包括反射镜1-5组件、成像组合体和用于安装所述反射镜1-5组件和所述成像组合体的安装框架；

连接架2，连接所述成像组件的安装框架的一侧；

平移台组件3，通过所述连接架2与所成像组件连接，用于在接收到调焦控制信号后实现带动所述成像组件移动以找到焦面位置。

在本实用新型实施例中，参照图1，所述调焦装置用于光学系统中。所述连接架2作为连接所述成像组件和所述平移台组件3的中间连接结构连接在所述成像组件和所述平移台组件3之间。所述连接架2为“π”字型结构，“π”字型连接架2的一端通过紧固件固定在所述平移台组件3上，“π”字型连接架2的类似两支脚的结构通过紧固件固定在所述成像组件上。具体的运动过程为，整个光学系统其检焦机构进行检测，并根据检测的结果反馈给控制器，控制器根据检测的结果分析处平移台组件3需要运动的位移，并向平移台组件3发出控制信号，平移台组件3在接收到该控制信号后，响应指令，驱动与其相连的连接架2和成像组件沿预设的方向运动，以完成调焦处理，使焦面保持稳定。可以理解的是，平移台组件3在上述的描述下自然包括能够接收控制信号的相关组件，在此未进行赘述。

采用本实用新型的调焦装置，通过平移台组件3来实现对成像组件的调焦移动，调焦精度高，避免了凸轮调焦时加工凸轮曲线的难度。此外，本实用新型的调焦装置实现了降低装调难度，提高了结构紧凑度；避免了机械结构件反复运动过程中的空回误差，调焦范围为±5mm，重复精度在±2um以内。

该成像组件可以为CCD感光组件或者Cmos成像组件，本实施例中优选为Cmos成像组件。

在上述实施例中，参见图2，所述成像组合体为Cmos组合体，所述Cmos组合体包括Cmos1-2、用于安装所述Cmos1-2的Cmos安装架1-3，所述Cmos安装在所述Cmos安装架1-3内。其中，所述Cmos体保证其直线度在0.002mm以内。具体地，将Cmos安装在Cmos安装架1-3里，用D04胶封固，Cmos与Cmos安装架1-3组合成一体。将Cmos组合体安装在安装框架1-7上，所有螺钉预紧，之后在Cmos上面安装线路板1-1，安装Cmos组合体保证其直线度在0.002mm以内。本实用新型的调焦装置中共设置10个cmos。

在此基础上，所述Cmos组合体还包括Cmos调整垫1-4，所述Cmos调整垫1-4安装在所述Cmos下方。通电后根据接受的图像信息，调整Cmos调整垫1-41-4的高低点，图像清晰后，紧固螺钉1-8并用销钉定位Cmos组件11和反射镜1-5组件，拼接成大幅面、高分辨率的清晰图像。

进一步地，参照图2和图3，所述反射镜1-5组件包括反射镜1-5和用于安装所述反射镜1-5的反射镜座1-6。在安装的过程中，将反射镜1-5安装在反射镜座1-6上，调整好后用压板1-10固定，然后在用D04胶进行封固，反射镜1-5和反射镜座1-6组合成一体，即反射镜1-5组件。其中，需要说明的是，反射镜座1-6的结构为具有倾斜安装面的结构，参照图3，该反射镜座1-6用于安装所述反射镜1-5的一面倾斜设置，反射镜座1-6通过紧固件固定在安装框架1-7上。

在另一优选实施例中，所述反射镜1-5的数量至少两个，至少两个所述反射镜1-5并列地安装在所述反射镜座1-6上。通过将多个反射镜1-5拼接安装，获得大幅面、高精度的清晰图像，用高精度拼接仪调整好像面和反射镜1-5位置后，螺钉紧固，用D04胶封固后用圆锥销钉定位。优选地，所述反射镜1-5的数量为5个。选用5个反射镜1-5，在保证获得大幅面和高精度的清晰图像的基础上，减小对系统的结构负担，保证安装精度。需要说明的是，本实施例中5个反射镜对应的5个Cmos，此外在另外一侧还包括5个Cmos，共设置10个Cmos拼接成150mmX20mm的像面。

在另一实施例中，参照图6，该调焦装置所适用的光学系统包括承载待成像物品的载物片4，所述载物片4上刻有检焦标记4-1，该检焦标记4-1用于在调焦时作为待成像标的物以对通过检测该检焦标记4-1的图像清晰度进行调焦，并记录检焦标记4-1的位置。在载物片4上设置检焦标记4-1，用于在调焦的过程中作为目标成像物，以检测协助完成调焦。需要说明的是，该检焦标记4-1可以是刻画在该载物片4上的，也可以是贴设在该载物片4上，当然还可以是以其他的方式覆盖在该载物片4上。

此外，所述检焦标记4-1为多排并列的设置在所述载物片4上的按照预设重复规则排列的线段组合。

进一步地，所述光学系统还包括用于放置载物片4的载物片平台5，所述载物片平台5表面具有多个用于提高散热率的沟槽5-1，多个所述沟槽5-1并列排布在所述载物片4表面。

在另一实施例中，所述平移台组件3包括驱动机构和用于安装所述连接架2的安装平台3-4，所述驱动机构与所述安装平台3-4连接，用于驱动所述安装平台3-4沿平移台组件3的导轨延伸方向运动。本实施例中的所述驱动机构为驱动电机3-1。

此外，所述平移台组件3还包括光栅磁条3-2和光栅读数头3-3，所述光栅磁条3-2安装在所述安装平台3-4的一侧面上，所述光栅读数头3-3安装在所述光栅磁条3-2外侧。通过所述光栅磁条3-2和所述光栅读数头3-3的配合，提供平移台组件3运动的位移量。并将该数据反馈给相关组件。

所述调焦装置的调焦方法包括如下步骤：

步骤10，按照预设方法将调焦装置按照预设要求进行安装；

具体的安装方式为：

将5个反射镜1-5安装在反射镜座1-6上，调整好后用压板1-10固定，然后在用D04胶进行封固，反射镜1-5和反射镜座1-6组合成一体，即反射镜1-5组件。

将反射镜1-5组件安装在安装框架1-7上，螺钉预紧。

将Cmos安装在Cmos安装架1-3里，用D04胶封固，Cmos与Cmos安装架1-3组合成一体。将Cmos组合体安装在安装框架1-7上，所有螺钉预紧，之后在Cmos上面安装线路板1-1，安装Cmos组合体保证其直线度在0.002mm以内。

将连接架2安装在平移台组件3的安装平台3-4上，然后将Cmos组件11通过固定件安装在连接架2上。

步骤20，对安装后的调焦装置通电；

步骤30，对载物片4的上的检焦标记4-1进行成像；

步骤40，根据接受的图像信息，调整Cmos调整垫1-4的高低点，并且微调反射镜1-5组件，图像清晰后，紧固安装件并用定位销钉1-9定位Cmos组件11和反射镜1-5组件，使其拼接成大幅面、高分辨率的清晰图像；

步骤50，获取根据接受的检焦标记4-1成像的清晰度的图像预设成像算法计算出调焦信号；

步骤60，根据该调焦信号控制平移台组件3驱动Cmos组件11移动，实现焦面调节以调整焦面的清晰度和稳定性。

需要说明的是，所述调焦装置中的载物片4的安装温度控制在20℃±1℃环境下进行装配。防止温度变化对载物片4面形精度的影响，从而保证焦面稳定。

本实用新型适用于结构紧凑高精度调焦技术，通过带有检焦标记4-1的载物片4调焦后，相同环境下不用重复调焦，结构简单，装调方便。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种调焦装置，其特征在于，所述调焦装置包括：

成像组件，所述成像组件包括反射镜组件、成像组合体和用于安装所述反射镜组件和所述成像组合体的安装框架；

连接架，连接所述成像组件的安装框架的一侧；

平移台组件，通过所述连接架与所述成像组件连接，用于在接收到调焦控制信号后带动所述成像组件移动以找到焦面位置。

2.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于，所述反射镜的数量至少两个，至少两个所述反射镜并列地安装在所述反射镜座上。

3.根据权利要求2所述的调焦装置，其特征在于，所述反射镜的数量为5个。

4.根据权利要求1所述的调焦装置，其特征在于，所述平移台组件包括驱动机构和用于安装所述连接架的安装平台，所述驱动机构与所述安装平台连接，用于驱动所述安装平台沿平移台组件的导轨延伸方向运动。

5.根据权利要求1～4任一项所述的调焦装置，其特征在于，所述成像组合体包括Cmos、用于安装所述Cmos的Cmos安装架，所述Cmos安装在所述Cmos安装架内。

6.根据权利要求5所述的调焦装置，其特征在于，所述Cmos组合体还包括Cmos调整垫，所述Cmos调整垫安装在所述Cmos下方。

7.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统包括如权利要求1～6任一项所述的调焦装置，所述光学系统还包括用于承载待成像物品的载物片，所述载物片上刻有检焦标记，该检焦标记用于在调焦时作为待成像标的物以对通过检测该检焦标记的图像清晰度进行调焦，并记录检焦标记的位置。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述检焦标记为多排并列的设置在所述载物片上的按照预设重复规则排列的线段组合。

9.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括用于放置载物片的载物片平台，所述载物片平台表面具有多个用于提高散热率的沟槽，多个所述沟槽并列排布在所述载物片表面。