CN218824962U - 一种基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，包括两组相背设置的保罗棱镜旋转装置，两组所述保罗棱镜旋转装置均与基座电路板连接；所述保罗棱镜旋转装置包括旋转控制装置和安装在所述旋转控制装置上的保罗棱镜；两组所述保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜呈正交分布。本实用新型对两只棱镜分别实施单轴稳像的安装方式，其具有布局紧凑、空间合理、安装简易、性价比高的优势，同时确保了望远镜的可靠性、实用性。同时，本实用新型采用的是保罗棱镜作为正像棱镜，使其适用于保罗棱镜型望远镜。另外，本实用新型还设置有半五棱镜，使其适用于斜视型稳像望远镜。

Description

一种基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台

技术领域

本实用新型涉及云台控制技术领域，具体是指一种基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台。

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。申请号为202211694560.2的专利技术中公开了一种稳像棱镜云台，但是该技术的稳像棱镜云台是以别汉屋脊棱镜作为驱动负载的，其并不适用于以保罗棱镜作为正像棱镜的望远镜。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，包括两组相背设置的保罗棱镜旋转装置，两组所述保罗棱镜旋转装置均与基座电路板连接。

所述保罗棱镜旋转装置包括旋转控制装置和安装在所述旋转控制装置上的保罗棱镜；两组所述保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜呈正交分布。

所述旋转控制装置包括旋转安装组件、子电路板、电磁线圈、磁传感器以及磁钢。

所述旋转安装组件和子电路板均设置在所述基座电路板上，所述磁钢安装在棱镜安装组件的侧面；所述电磁线圈和磁传感器均安装在所述子电路板上，并与磁钢相对应。

所述旋转安装组件包括棱镜安装件和两根旋转支架。

两根所述旋转支架相对设置在基座电路板上，棱镜安装件的相对两端分别通过轴承安装在两根所述旋转支架上，以使所述棱镜安装件能够翻转；所述磁钢安装在棱镜安装件的侧面；所述保罗棱镜安装在所述棱镜安装件上，并能跟随棱镜安装件摆动。

两组所述保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜的摆动范围均为±2°～±6°。

所述基座电路板和/或两组保罗棱镜旋转装置的棱镜安装件上均设置有陀螺仪传感器。

所述基座电路板的数量为两块，两组所述保罗棱镜旋转装置分别安装在一块基座电路板上；两组所述保罗棱镜旋转装置能在望远镜的光路方向上相对移动。

所述磁传感器采用磁编码器、霍尔元件或xMR传感器。

所述电磁线圈和磁钢组成的电磁驱动装置能替换为音圈电机或者无刷电机。

该基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台还包括有半五棱镜，所述半五棱镜设置在基座电路板上，并且位于稳像棱镜云台的出光光路上。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：本实用新型对两只棱镜分别实施单轴稳像的安装方式，其具有布局紧凑、空间合理、安装简易、性价比高的优势，同时确保了望远镜的可靠性、实用性。同时，本实用新型采用的是保罗棱镜作为正像棱镜，使其适用于保罗棱镜型望远镜。另外，本实用新型还设置有半五棱镜，使其适用于斜视型稳像望远镜。

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为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型为两组保罗棱镜旋转装置相对移动时的示意图。

图3为本实用新型安装在直视型稳像望远镜时的示意图。

图4为本实用新型安装在斜视型稳像望远镜时的示意图。

上述附图中的附图标记为：1—保罗棱镜，2—磁传感器，3—棱镜安装件，4—旋转支架，51—第一通光孔，52—第二通光孔，53—第三通光孔，6—基座电路板，7—磁钢，8—电磁线圈，9—子电路板，10—目镜组件，11—棱镜舱体后壳，12—稳像棱镜云台，13—棱镜舱体前壳，14—物镜组件，15—接口板，16—电池，17—半五棱镜，18—调焦螺母。

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1

如图1所示，本实施例公开了一种基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，其可安装于保罗棱镜型望远镜内部，并且位于望远镜的物镜和目镜之间。该稳像棱镜云台包括两组保罗棱镜旋转装置和一块基座电路板6。两组保罗棱镜旋转装置相背的设置在该基座电路板6的两面，当该稳像棱镜云台安装在望远镜内时，一组保罗棱镜旋转装置朝向望远镜的物镜14，另一组保罗棱镜旋转装置则朝向望远镜的目镜10。

具体的，该保罗棱镜旋转装置包括旋转控制装置和安装在旋转控制装置上的保罗棱镜1。两组保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜1呈正交分布，即两组保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜1相互垂直分布。旋转控制装置能够控制保罗棱镜1摆动，从而消除因望远镜抖动而造成画面晃动。

如图1所示，该旋转控制装置包括旋转安装组件、子电路板9、电磁线圈8、磁传感器2以及磁钢7。

安装时，所述旋转安装组件和子电路板9均设置在所述基座电路板6上，所述磁钢7安装在棱镜安装组件的侧面。所述电磁线圈8和磁传感器2均安装在所述子电路板9上，并与磁钢7相对应。保罗棱镜1安装在旋转安装组件上，磁传感器2和电磁线圈8均与子电路板9电连接，而子电路板9则通过排线与基座电路板6连接，因此基座电路板6能够通过子电路板9控制电磁线圈8工作，也能接收到磁传感器2传输给子电路板9的检测信号。

相应的，该旋转安装组件包括棱镜安装件3和两根旋转支架4。

安装时，两根旋转支架4相对固定在基座电路板6上，棱镜安装件3的相对两端分别通过轴承安装在两根旋转支架4上，以使棱镜安装件3能够翻转。磁钢7安装在棱镜安装件3上，棱镜安装件3为一个安装框体，保罗棱镜1安装在其上，因此保罗棱镜1能跟随棱镜安装件3摆动。

另外，该基座电路板6上设置有陀螺仪传感器，其用于采集望远镜的晃动数据。

通过上述结构，该磁钢7和电磁线圈8共同组成一个电磁驱动装置，基座电路板6通过该电磁驱动装置来驱动棱镜安装件3转动，从而使保罗棱镜1转动。磁传感器2用于检测磁钢7的磁场信号，当棱镜安装件3转动时，磁钢7跟随摆动，磁传感器2通过磁场变化来检测出棱镜安装件3的摆动角度，并把信号传送给基座电路板6，基座电路板6通过陀螺仪传感器采集的望远镜晃动数据作为前馈控制量，通过磁传感器获得棱镜运动的微小距离数据实现保罗棱镜的旋转角度控制，两者相结合驱动棱镜实施合适的旋转运动实现光轴的可控补偿，与外部晃动的反向运动，保持光轴稳定，实现望远镜的稳像。

根据上述结构，在具体实施时，基座电路板6上需要设置用于光路通过的通光孔组件。具体的，该通光孔组件包括设置在基座电路板6上的第一通光孔51、第二通光孔52以及第三通光孔53。安装时，一组保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜1的位置需与第一通光孔51对应，而另一组保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜1的位置则需与第二通光孔52对应。

本实施例中，将两组保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜1的摆动范围均设置为±2°～±6°。

本实施例中，磁传感器可以采用磁编码器、霍尔元件或xMR传感器，也可以使用同样功能的光电或电容原理的微距传感器，本实施例采用14位磁编码器芯片MT6816。陀螺仪传感器的型号可以采用ICM20602陀螺仪传感器。基座电路板6作为云台的控制器，其可采用GD32F303单片机作为处理器，以接收处理传感器的信息，基座电路板6中的电路原理采用行业中通用的技术即可实现。

作为另外的实施方式，该电磁线圈8和磁钢7组成的电磁驱动装置能够采用为音圈电机或者无刷电机进行替换。即将电磁线圈8替换为音圈电机或者无刷电机。当替换为音圈电机时，音圈电机的定子和动子分别安装在棱镜安装件3和基座电路板6上，基座电路板6通过控制音圈电机伸缩即可驱动棱镜安装件3旋转。当替换为无刷电机时，无刷电机可以安装在旋转支架4上，其转轴与棱镜安装件3连接，基座电路板6驱动无刷电机转动时即可带动棱镜安装件3旋转。

望远镜具有棱镜舱体，该棱镜舱体包括可拆卸的棱镜舱体前壳13和棱镜舱体后壳11，该棱镜舱体前壳13与物镜组件14连接，而棱镜舱体后壳11则与目镜组件10连接。整个稳像棱镜云台12通过基座电路板6安装于棱镜舱体内部，并且使一组保罗棱镜旋转装置朝向望远镜的物镜14，另一组保罗棱镜旋转装置则朝向望远镜的目镜，如图3所示。

具体设置时，棱镜舱体内可设置接口板15，接口板15与基座电路板6电连接，接口板15上设置有电池16用于给稳像棱镜云台12供电。接口板15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，棱镜舱体的外壳上需设置让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体外，方便人们操作。本实施例的接口板15中的电路原理采用行业中通用的技术即可实现。

通过上述结构，光路从物体传向物镜，再经第一通光孔51后传向朝向目镜10的保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜1，由该保罗棱镜1折射后经第二通光孔52后传向朝向物镜14的保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜1，再由该保罗棱镜1折射后经第三通光孔53传向目镜10。

在具体实施时，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。

本实用新型利用了保罗棱镜的光路特点和外形特性，使稳像云台适用于保罗棱镜望远镜中。同时，其对两只棱镜分别实施单轴稳像的方式，其具有布局紧凑、空间合理、安装简易、性价比高的优势，同时确保了望远镜的可靠性、实用性。本实用新型通过陀螺仪传感器采集望远镜的晃动数据作为前馈控制量，通过磁传感器获得棱镜运动的微小距离数据实现旋转角度控制，两者相结合驱动棱镜实施合适的旋转运动实现光轴的可控补偿，与外部晃动的反向运动，保持光轴稳定，实现望远镜的稳像。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，其在两组保罗棱镜旋转装置的棱镜安装件3上均设置有陀螺仪传感器，并且两个陀螺仪传感器均与基座电路板6电连接。两个陀螺仪传感器分别检测两组保罗棱镜旋转装置中的保罗棱镜1的单轴运动数据，并且数据传送给基座电路板6，基座电路板6通过陀螺仪传感器反馈控制的方式驱动保罗棱镜运动，此结构虽然成本有所提高，但具有保罗棱镜运动控制精度更高的优势。

实施例3

本实施例与实施例1、2基本相同，其不同点在于，本实施例具有两块基座电路板6，每组保罗棱镜旋转装置对应一块基座电路板6。此时，其中一组保罗棱镜旋转装置为固定棱镜组件，另一组保罗棱镜旋转装置则为移动棱镜组件。固定棱镜组件可通过螺丝等固定件固定在棱镜舱体内而无法移动，移动棱镜组件的基座电路板6上可以设置调焦螺母18，该调焦螺母与望远镜的调焦运动机构的螺柱相连，调焦时螺柱带动移动棱镜组件在光路上前后运动，使两套保罗棱镜旋转装置实现前后相对移动，进而实现望远镜的调焦，如图2所示。上述结构中，两块基座电路板6上均需要设置相应的通光孔，通光孔的位置满足光路的方向要求即可。

实施例4

本实施例在实施例1、2的基础上，其还包括有半五棱镜17，该半五棱镜1安装在基座电路板6上，并且位于稳像棱镜云台的出光光路上，即半五棱镜1安装于第三通光孔53的位置，光路从第三通光孔出来后由半五棱镜1向上折射，使本实施例的稳像棱镜云台适用于斜视型稳像望远镜，如图4所示。

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 (9)

1.一种基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，其特征在于，包括两组相背设置的保罗棱镜旋转装置，两组所述保罗棱镜旋转装置均与基座电路板(6)连接；

所述保罗棱镜旋转装置包括旋转控制装置和安装在所述旋转控制装置上的保罗棱镜(1)；两组所述保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜(1)呈正交分布。

2.根据权利要求1所述的基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述旋转控制装置包括旋转安装组件、子电路板(9)、电磁线圈(8)、磁传感器(2)以及磁钢(7)；

所述旋转安装组件和子电路板(9)均设置在所述基座电路板(6)上，所述磁钢(7)安装在棱镜安装组件的侧面；所述电磁线圈(8)和磁传感器(2)均安装在所述子电路板(9)上，并与磁钢(7)相对应。

3.根据权利要求2所述的基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述旋转安装组件包括棱镜安装件(3)和两根旋转支架(4)；

两根所述旋转支架(4)相对设置在基座电路板(6)上，棱镜安装件(3)的相对两端分别通过轴承安装在两根所述旋转支架(4)上，以使所述棱镜安装件(3)能够翻转；所述磁钢(7)安装在棱镜安装件(3)的侧面；所述保罗棱镜(1)安装在所述棱镜安装件(3)上，并能跟随棱镜安装件(3)摆动。

4.根据权利要求1所述的基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，其特征在于，两组所述保罗棱镜旋转装置上的保罗棱镜(1)的摆动范围均为±2°～±6°。

5.根据权利要求3所述的基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述基座电路板(6)和/或两组保罗棱镜旋转装置的棱镜安装件(3)上均设置有陀螺仪传感器。

6.根据权利要求1所述的基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述基座电路板(6)的数量为两块，两组所述保罗棱镜旋转装置分别安装在一块基座电路板(6)上；两组所述保罗棱镜旋转装置能在望远镜的光路方向上相对移动。

7.根据权利要求2所述的基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述磁传感器(2)采用磁编码器、霍尔元件或xMR传感器。

8.根据权利要求2所述的基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，其特征在于，所述电磁线圈(8)和磁钢(7)组成的电磁驱动装置能替换为音圈电机或者无刷电机。

9.根据权利要求1～8任一项所述的基于双保罗棱镜的稳像棱镜云台，其特征在于，还包括有半五棱镜(17)，所述半五棱镜(17)设置在基座电路板(6)上，并且位于稳像棱镜云台的出光光路上。

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