CN218824961U - 一种用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，包括云台机构和安装在的述云台机构上的施密特屋脊棱镜；所述云台机构包括稳像电路板，连接在所述稳像电路板一侧面上的俯仰轴控制组件，连接在所述俯仰轴控制组件上的方位轴控制组件，以及连接在方位轴控制组件上的棱镜安装件。本实用新型充分利用了施密特屋脊棱镜的光路特性和结构特点，使稳像棱镜云台适用于屋脊棱镜型观鸟镜。另外，本实用新型优化了无刷电机的结构布局以及传感器的安装位置，使稳像棱镜云台更加紧凑、空间更加合理、安装更加简易，提高了屋脊棱镜型观鸟镜的可靠性。

Description

一种用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台

技术领域

本实用新型涉及云台控制技术领域，具体是指一种用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台。

背景技术

当前，市场上的防抖望远镜内部通常会加装有棱镜云台，通过云台对棱镜进行驱动，以抵消望远镜的抖动，实现图像防抖的效果。

屋脊棱镜型观鸟镜是一种用于户外观鸟的望远镜，在观鸟过程中，屋脊棱镜型观鸟镜不可避免的会发生抖动，影响观鸟效果。为此，可以在屋脊棱镜型观鸟镜上加装棱镜云台，以消除屋脊棱镜型观鸟镜因抖动而产生的影响。但是，采用常规驱动方式制作的棱镜云台体积较大，例如，申请号为202211694560.2的技术中公开的稳像棱镜云台，其采用两只无刷电机驱动，存在俯仰轴驱动结构较宽、方位轴负载力矩不平衡的问题，限制了屋脊棱镜型观鸟镜的微型化设计，导致屋脊棱镜型观鸟镜云台结构松散、安装复杂、体积重量都比较大，严重影响了应用体验。

为此，也有的技术中公开的稳像棱镜云台采用一只无刷电机和一组电磁驱动装置实施旋转驱动，虽然外形体积比较紧凑，但是，其采用的是直通光路棱镜，而屋脊棱镜型观鸟镜通常采用的是倾斜目镜组件，其光路是倾斜的，因此无法适用于倾斜光路的屋脊棱镜型观鸟镜上。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，其不但结构紧凑，而且适用于倾斜光路的屋脊棱镜型观鸟镜上。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，包括云台机构和安装在所述云台机构上的施密特屋脊棱镜；所述云台机构包括稳像电路板，连接在所述稳像电路板一侧面上的俯仰轴控制组件，连接在所述俯仰轴控制组件上的方位轴控制组件，以及连接在方位轴控制组件上的棱镜安装件；所述施密特屋脊棱镜安装在所述棱镜安装件上，所述稳像电路板上设置有光路通孔，所述光路通孔的位置与所述施密特屋脊棱镜的位置相对应。

所述俯仰轴控制组件包括连接在所述稳像电路板的侧面上的俯仰轴支架，安装在所述俯仰轴支架上的俯仰轴无刷电机，安装在所述俯仰轴无刷电机的转子上的俯仰轴永磁体，以及安装在所述稳像电路板上的俯仰轴磁传感器；所述俯仰轴磁传感器和俯仰轴永磁体相对设置，所述俯仰轴无刷电机与所述稳像电路板电连接。

所述方位轴控制组件包括连接在所述俯仰轴无刷电机的转子上的方位轴支架，安装在所述方位轴支架上的方位轴无刷电机，安装在所述棱镜安装件上的传感电路板，分别安装在所述传感电路板上的陀螺仪传感器和方位轴磁传感器，以及安装在所述方位轴无刷电机的定子上的方位轴永磁体；所述棱镜安装件安装在所述方位轴无刷电机的转子上，所述方位轴磁传感器和方位轴永磁体相对设置，所述方位轴无刷电机和传感电路板均与所述稳像电路板电连接。

所述云台机构还包括底座安装板；所述稳像电路板固定于所述底座安装板的一侧面，并且，所述底座安装板上设置有位置与所述光路通孔相对应的安装板通孔。

所述底座安装板上的安装板通孔内设置有用于与屋脊棱镜型观鸟镜的物镜组件连接的连接螺纹。

所述施密特屋脊棱镜的俯仰轴旋转范围和方位轴旋转范围均为±3°～±6°。

所述俯仰轴磁传感器采用磁编码器、霍尔元件或xMR传感器。

所述俯仰轴无刷电机和方位轴无刷电机均可替换为音圈电机或电磁驱动装置，通过推拉平移的方式驱动棱镜安装件旋转。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：本实用新型充分利用了施密特屋脊棱镜的光路特性和结构特点，使稳像棱镜云台适用于屋脊棱镜型观鸟镜。另外，本实用新型优化了无刷电机的结构布局以及传感器的安装位置，使稳像棱镜云台更加紧凑、空间更加合理、安装更加简易，提高了屋脊棱镜型观鸟镜的可靠性、实用性和性价比。

本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请披露的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

在此所述的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。在各图中，相同标号表示相同部件。其中，

图1为本实用新型第一视角的结构图。

图2为本实用新型第二视角的结构图。

图3为安装有本实用新型的屋脊棱镜型观鸟镜的分解图。

上述附图中的附图标记为：1—施密特屋脊棱镜，2—棱镜安装件，3—传感电路板，4—陀螺仪传感器，5—方位轴磁传感器，6—方位轴无刷电机，7—方位轴永磁体，8—方位轴支架，9—俯仰轴无刷电机，10—俯仰轴支架，11—俯仰轴永磁体，12—俯仰轴磁传感器，13—稳像电路板，14—底座安装板，15—光路通孔，20—稳像棱镜云台，21—接口电路板，22—锂电池，23—棱镜舱外壳，24—目镜组件，25—物镜组件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，如果本申请的说明书和权利要求书及上述附图中涉及到术语“第一”、“第二”等，其是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，如果涉及到术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，如果涉及到术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请中，如果涉及到术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例

如图1、2所示，本实施例公开了一种用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，其可以安装于屋脊棱镜型观鸟镜的内部，并且位于屋脊棱镜型观鸟镜的物镜组件25和目镜组件24之间。具体的，该稳像棱镜云台包括云台机构和施密特屋脊棱镜1，该施密特屋脊棱镜1安装在云台机构上，通过云台机构可以驱动施密特屋脊棱镜1在俯仰轴和方位轴上旋转，从而抵消因屋脊棱镜型观鸟镜抖动而导致的画面晃动。

具体的，该云台机构包括稳像电路板13，连接在稳像电路板13一侧面上的俯仰轴控制组件，连接在俯仰轴控制组件上的方位轴控制组件，以及连接在方位轴控制组件上的棱镜安装件2。

该施密特屋脊棱镜1安装在棱镜安装件2上，稳像电路板13上设置有光路通孔15，光路通孔15的位置与施密特屋脊棱镜1的位置相对应。使用时，光路从物镜组件25经光路通孔15后到施密特屋脊棱镜1，最后到目镜组件24。

如图1所示，该俯仰轴控制组件包括俯仰轴支架10、俯仰轴无刷电机9、俯仰轴永磁体11以及俯仰轴磁传感器12。

安装时，俯仰轴支架10固定连接在稳像电路板13的一侧面上。俯仰轴无刷电机9的定子安装在俯仰轴支架10上，其转子则与方位轴控制组件连接。俯仰轴永磁体11安装在俯仰轴无刷电机9转子的外壳上，俯仰轴磁传感器12安装在稳像电路板13上，并且与稳像电路板13电性连接，因此俯仰轴磁传感器12检测的信息能够传输给稳像电路板13。俯仰轴无刷电机9与稳像电路板13电连接，其由稳像电路板13控制动作。该俯仰轴磁传感器12和俯仰轴永磁体11相对设置，当俯仰轴无刷电机9的转子旋转时，俯仰轴永磁体11跟随旋转，此时俯仰轴磁传感器12则感知磁场变化，进而检测出俯仰轴无刷电机9转子的旋转角度，然后将检测信息传输给稳像电路板13。

相应的，方位轴控制组件包括方位轴支架8、方位轴无刷电机6、传感电路板3、陀螺仪传感器4、方位轴磁传感器5以及方位轴永磁体7。

安装时，该方位轴支架8固定在俯仰轴无刷电机9的转子上。方位轴无刷电机6的定子与方位轴支架8连接，其转子则与棱镜安装件2固定连接，因此方位轴无刷电机6能够驱动棱镜安装件2旋转。传感电路板3安装在棱镜安装件2上，因此传感电路板3能够跟随棱镜安装件2旋转。陀螺仪传感器4和方位轴磁传感器5均安装在传感电路板3上，并且均与传感电路板3电连接，二者检测到的信息均发送给传感电路板3。传感电路板3可通过排线与稳像电路板13电连接，用于将陀螺仪传感器4和方位轴磁传感器5的检测信息传输给稳像电路板13。方位轴永磁体7安装在方位轴无刷电机6定子的外壳上。方位轴无刷电机6与所述稳像电路板13电连接，其由稳像电路板13控制工作。方位轴磁传感器5和方位轴永磁体7相对设置，当方位轴无刷电机6驱动棱镜安装件2旋转时，陀螺仪传感器4能够获取施密特屋脊棱镜1的俯仰轴惯性角速度和方位轴惯性角速度，并传输给传感电路板3。同时，方位轴磁传感器5和方位轴永磁体7的位置发生相对移动，方位轴磁传感器5感知磁场变化，进而检测出方位轴无刷电机6的旋转角度，其把检测信息发送给传感电路板3，传感电路板3则将二个传感器检测的信息发送给稳像电路板13。稳像电路板13通过俯仰轴和方位轴的检测信息来调整方位轴无刷电机6和俯仰轴无刷电机9的旋转角度。

在本实施例中，方位轴无刷电机6和俯仰轴无刷电机9的旋转范围均为±3°～±6°，从而限制施密特屋脊棱镜1的俯仰轴旋转范围和方位轴旋转范围。

本实施例中，方位轴电机6和俯仰轴电机9均可采用定子规格为1103的超薄微型无刷电机。陀螺仪传感器4采用ICM20602陀螺仪传感器。该俯仰轴磁传感器12和方位轴磁传感器5均可采用14位磁编码器芯片MT6816来实现。稳像电路板13作为云台的控制器，其可采用GD32F303单片机作为处理器，以接收处理各传感器的信息，配合DRV8839电机驱动芯片来实现控制各电机动作。

具体实施时，云台机构还包括底座安装板14。稳像电路板13固定于底座安装板14的一侧面。并且，底座安装板14上设置有位置与光路通孔15相对应的安装板通孔，因此光路经光路通孔15和安装板通孔后到物镜组件25。

另外，底座安装板14上的安装板通孔内设置有连接螺纹，安装时，底座安装板14背向稳像电路板13的一侧朝向物镜组件25，并通过安装板通孔内的连接螺纹连接在物镜组件25上，如图3所示。

该屋脊棱镜型观鸟镜还具有棱镜舱外壳23，整个稳像棱镜云台20位于棱镜舱外壳23内部，而屋脊棱镜型观鸟镜的物镜组件25连接在棱镜舱外壳23的一端，其倾斜的目镜组件24则连接在棱镜舱外壳23的另一端上。这样，倾斜的光路从目镜组件24到稳像棱镜云台20的施密特屋脊棱镜1，再到物镜组件25。屋脊棱镜型观鸟镜的物镜组件可选择直径60mm焦距300mm的消色差物镜组件，目镜组件选择直径12mm，焦距5mm至15mm的变焦目镜组件组件，调焦机构为螺旋式调焦，光学放大倍数为20至60倍。

具体设置时，棱镜舱外壳23内可设置接口电路板21，接口电路板21与稳像电路板连接，接口电路板21上设置有锂电池22用于给稳像棱镜云台20供电。接口电路板21上可设置接口板板载充电芯片TP4056、USB接口芯片PL2303、控制按键和LED指示灯。相应的，棱镜舱外壳23的外壳上需设置让USB接口、控制按键和LED指示灯通过的孔，使USB接口、控制按键和LED指示灯可从孔伸到棱镜舱外壳23外，方便人们操作。本实施例的稳像棱镜云台20中的电路板中的电路原理均采用行业中通用的技术。

本实用新型利用了施密特屋脊棱镜的光路特性和结构特点，使稳像棱镜云台适用于屋脊棱镜型观鸟镜。另外，本实用新型优化了无刷电机的结构布局以及传感器的安装位置，使稳像棱镜云台更加紧凑、空间更加合理、安装更加简易，提高了屋脊棱镜型观鸟镜的可靠性、实用性和性价比。该稳像棱镜云台加装在物镜组件和目镜组件之间的棱镜舱外壳23内，当观鸟望远镜发生摇晃时，通过陀螺仪传感器和角度传感器的感知数据，控制施密特屋脊棱镜旋转到合适的角度，保持观鸟望远镜成像的稳定。

在具体使用时，将稳像棱镜云台安装在望远镜内后，再将两套单筒的稳像望远镜并列使用，可组成双筒稳像望远镜。

作为另外的实施方式，本申请中的俯仰轴无刷电机和方位轴无刷电机均可替换为音圈电机或电磁驱动装置。此时，方位轴支架8需通过支架可摆动的安装在稳像电路板13上，俯仰轴上的音圈电机的定子和动子分别安装在稳像电路板13和方位轴支架8上，或者俯仰轴上的电磁驱动装置的磁钢和电磁线圈分别安装在稳像电路板13和方位轴支架8上，通过推拉平移的方式驱动棱镜安装件在俯仰轴上摆动。相应的，棱镜安装件则需要通过轴承可摆动的安装在方位轴支架8上，而方位轴上的音圈电机的定子和动子分别安装在稳像电路板13和棱镜安装件上，或者方位轴上的电磁驱动装置的磁钢和电磁线圈分别安装在稳像电路板13和棱镜安装件上，通过推拉平移的方式驱动棱镜安装件在方位轴上摆动。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

另外，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，其特征在于，包括云台机构和安装在所述云台机构上的施密特屋脊棱镜(1)；所述云台机构包括稳像电路板(13)，连接在所述稳像电路板(13)一侧面上的俯仰轴控制组件，连接在所述俯仰轴控制组件上的方位轴控制组件，以及连接在方位轴控制组件上的棱镜安装件(2)；所述施密特屋脊棱镜(1)安装在所述棱镜安装件(2)上，所述稳像电路板(13)上设置有光路通孔(15)，所述光路通孔(15)的位置与所述施密特屋脊棱镜(1)的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述俯仰轴控制组件包括连接在所述稳像电路板(13)的侧面上的俯仰轴支架(10)，安装在所述俯仰轴支架(10)上的俯仰轴无刷电机(9)，安装在所述俯仰轴无刷电机(9)的转子上的俯仰轴永磁体(11)，以及安装在所述稳像电路板(13)上的俯仰轴磁传感器(12)；所述俯仰轴磁传感器(12)和俯仰轴永磁体(11)相对设置，所述俯仰轴无刷电机(9)与所述稳像电路板(13)电连接。

3.根据权利要求2所述的用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述方位轴控制组件包括连接在所述俯仰轴无刷电机(9)的转子上的方位轴支架(8)，安装在所述方位轴支架(8)上的方位轴无刷电机(6)，安装在所述棱镜安装件(2)上的传感电路板(3)，分别安装在所述传感电路板(3)上的陀螺仪传感器(4)和方位轴磁传感器(5)，以及安装在所述方位轴无刷电机(6)的定子上的方位轴永磁体(7)；所述棱镜安装件(2)安装在所述方位轴无刷电机(6)的转子上，所述方位轴磁传感器(5)和方位轴永磁体(7)相对设置，所述方位轴无刷电机(6)和传感电路板(3)均与所述稳像电路板(13)电连接。

4.根据权利要求1所述的用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述云台机构还包括底座安装板(14)；所述稳像电路板(13)固定于所述底座安装板(14)的一侧面，并且，所述底座安装板(14)上设置有位置与所述光路通孔(15)相对应的安装板通孔。

5.根据权利要求4所述的用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述底座安装板(14)上的安装板通孔内设置有用于与屋脊棱镜型观鸟镜的物镜组件连接的连接螺纹。

6.根据权利要求1～5任一项所述的用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述施密特屋脊棱镜(1)的俯仰轴旋转范围和方位轴旋转范围均为±3°～±6°。

7.根据权利要求2所述的用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述俯仰轴磁传感器(12)采用磁编码器、霍尔元件或xMR传感器。

8.根据权利要求3所述的用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述俯仰轴无刷电机(9)和方位轴无刷电机(6)均能替换为音圈电机或电磁驱动装置，通过推拉平移的方式驱动棱镜安装件(2)旋转。

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