CN219842593U - 一种防抖望远镜的电磁驱动棱镜云台装置及望远镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防抖望远镜的电磁驱动棱镜云台装置及望远镜，其中，电磁驱动棱镜云台装置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；所述云台机构包括主控电路板和底座，与所述主控电路板电连接的运动检测组件，设置在所述底座上的支架，设置在所述支架上的棱镜安装壳体；所述施密特屋脊棱镜安装在所述棱镜安装壳体内。另外，该望远镜包括物镜、棱镜舱、目镜以及上述的电磁驱动棱镜云台装置。本实用新型采用驱动线圈和磁钢的驱动方式，其可以优化驱动结构，使云台装置的结构更加紧凑，成本更低。同时，本实用新型的施密特屋脊棱镜的进光光路和出光光路均位于棱镜云台装置的上方，解决了光路遮挡的问题。

Description

一种防抖望远镜的电磁驱动棱镜云台装置及望远镜

技术领域

本实用新型涉及云台技术领域，具体是指一种防抖望远镜的电磁驱动棱镜云台装置及望远镜。

背景技术

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，专利号为ZL202320168444.0的专利技术公开了一种用于屋脊棱镜型观鸟镜的稳像棱镜云台，将该稳像棱镜云台安装在观鸟镜中可以消除因观鸟镜抖动而对视场带来的影响。

上述专利技术在结构上虽然优化了无刷电机的结构布局以及传感器的安装位置，使稳像棱镜云台在一定程度上结构相对紧凑、便于安装。但是，该技术采用无刷电机的驱动方式使得成本较高，并且在结构上无法做到更加的紧凑。另外，该技术中棱镜安装件为一框体结构，施密特屋脊棱镜安装于该框体结构中，并且方位轴无刷电机安装在靠近施密特屋脊棱镜的顶部位置，因为施密特屋脊棱镜的进光光路和出光光路在其顶部位置，如图1所示，所以该技术在一定程度上对观测光路造成遮挡，影响观测效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种防抖望远镜的电磁驱动棱镜云台装置及望远镜，其优化了驱动结构，使用电磁线圈替代无刷电机，成本更低、结构更加紧凑，并且消除了光路遮挡的问题。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种防抖望远镜的电磁驱动棱镜云台装置，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；所述云台机构包括主控电路板和底座，与所述主控电路板电连接的运动检测组件，设置在所述底座上的支架，设置在所述支架上的棱镜安装壳体；所述施密特屋脊棱镜安装在所述棱镜安装壳体内。

所述支架的侧面设置有外轴磁钢，所述主控电路板上设置有与所述外轴磁钢相对的外轴驱动线圈，以驱动所述支架水平转动；所述棱镜安装壳体的底部设置有内轴磁钢，所述支架上设置有与所述内轴磁钢相对的内轴驱动线圈，以驱动所述棱镜安装壳体俯仰摆动；所述外轴驱动线圈和内轴驱动线圈均与主控电路板电连接。

进一步的，所述运动检测组件包括与所述外轴磁钢相对设置的外轴霍尔元件，与所述内轴磁钢相对设置的内轴霍尔元件，以及设置在主控电路板上的陀螺仪传感器。

所述棱镜安装壳体的上端开口，所述施密特屋脊棱镜的顶部凸出于棱镜安装壳体的上端开口，以使施密特屋脊棱镜的进光光路和出光光路均位于棱镜安装壳体的上方。

一种望远镜，包括物镜、棱镜舱、目镜以及上述的电磁驱动棱镜云台装置；所述物镜和目镜分别连接在棱镜舱的前端和后端，所述电磁驱动棱镜云台装置安装在所述棱镜舱内。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：本实用新型采用驱动线圈和磁钢的驱动方式，其可以优化驱动结构，使云台装置的结构更加紧凑，成本更低。同时，本实用新型的施密特屋脊棱镜的进光光路和出光光路均位于棱镜安装壳体的上方，解决了光路遮挡的问题。

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为施密特屋脊棱镜的光路示意图。

图2为本实用新型的电磁驱动棱镜云台装置的结构图。

图3为本实用新型的望远镜的分解图。

上述附图中的附图标记为：1—物镜，2—棱镜舱前壳，3—电磁驱动棱镜云台装置，4—电池，5—棱镜舱后壳，6—目镜，21—施密特屋脊棱镜，22—棱镜安装壳体，23—内轴磁钢，24—内轴轴承，25—支架，26—内轴驱动线圈，27—内轴霍尔元件，28—外轴轴承，29—外轴磁钢，30—主控电路板，31—外轴驱动线圈，32—外轴霍尔元件，33—底座。

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2所示，本实施例公开了一种防抖望远镜的电磁驱动棱镜云台装置，其包括云台机构和安装在云台机构上的施密特屋脊棱镜21。

具体的，该云台机构包括主控电路板30、底座33、运动检测组件、支架25以及棱镜安装壳体22。该支架25包括一根横杆和两根分别设置在横杆两端的侧杆，以使支架25整体呈U字形，支架25的横杆上设置有转轴，安装时，转轴通过外轴轴承28安装在底座33上，因此支架25能够在水平轴上水平转动。

该棱镜安装壳体22内部具有安装腔，施密特屋脊棱镜21安装在棱镜安装壳体22的安装腔内。该棱镜安装壳体22的两侧也设置有转轴，并且棱镜安装壳体22两侧的转轴通过内轴轴承24分别安装在支架25的两根侧杆上，因此棱镜安装壳体22能够在俯仰轴上做俯仰摆动。通过支架25和棱镜安装壳体22的运动可使施密特屋脊棱镜21实现水平转动和俯仰摆动。

该棱镜安装壳体22的上端具有开口，施密特屋脊棱镜21的顶部凸出于棱镜安装壳体22的上端开口，以使施密特屋脊棱镜21的进光光路和出光光路均位于棱镜安装壳体22的上方。如此，棱镜安装壳体22则不会遮挡到施密特屋脊棱镜21的光路，提高观测效果。

该主控电路板30可以设置于支架25的侧面，具体设置时，主控电路板30可以与底座33固定。当然，当将本实施例的电磁驱动棱镜云台装置安装于望远镜上时，主控电路板30也可以固定于望远镜的棱镜舱内壁上。该运动检测组件与主控电路板30电连接，检测信号输送给主控电路板30。

为了能够驱动支架25和棱镜安装壳体22运动，该支架25上设置有外轴磁钢29，设置时，外轴磁钢29可以设置在支架25的侧杆上。相应的，主控电路板30上设置有外轴驱动线圈31，外轴驱动线圈31的位置与外轴磁钢29相对。外轴驱动线圈31与主控电路板30电连接，当主控电路板30控制外轴驱动线圈31工作时，外轴驱动线圈31能够推动外轴磁钢29，从而使支架25水平转动。

另外，棱镜安装壳体22的底部设置有内轴磁钢23，相应的，支架25的横杆上设置有与内轴磁钢23相对的内轴驱动线圈26，内轴驱动线圈26与主控电路板30电连接。当主控电路板30控制内轴驱动线圈26工作时，内轴驱动线圈26能够推动内轴磁钢23，从而使棱镜安装壳体22俯仰摆动。

本实施例中，外轴驱动线圈31和内轴驱动线圈26均可选用直径10mm、厚度1mm的圆形线圈，外轴磁钢29和内轴磁钢23的规格均为15×8×1mm，磁化方向为宽度磁化。

如图2所示，该运动检测组件包括外轴霍尔元件32、内轴霍尔元件27以及陀螺仪传感器。

该外轴霍尔元件32可以设置在主控电路板30上，并且位置与外轴磁钢29相对，其用于检测外轴磁钢29的移动距离数据。

陀螺仪传感器设置于主控电路板30上，其用于检测电磁驱动棱镜云台装置的抖动数据。

内轴霍尔元件27可以设置在支架25的横杆上，并且位置与内轴磁钢23相对，其用于检测内轴磁钢23的移动距离数据。主控电路板30上还电连接有用于供电的电池4。

本实施例中，陀螺仪传感器可采用ICM20602陀螺仪传感器，外轴霍尔元件32和内轴霍尔元件27均可采用SS49E霍尔元件。主控电路板30可采用GD32L233单片机作为处理器，其电路原理为现有的通用技术。施密特屋脊棱镜21可采用宽度为24mm的屋脊棱镜。

当电磁驱动棱镜云台装置出现抖动时，内轴霍尔元件27检测出其与内轴磁钢23的移动距离数据作为控制反馈量，陀螺仪传感器检测电磁驱动棱镜云台装置俯仰轴角速度数据，从而得到俯仰轴的运动目标量，将上述反馈量和目标量进行反馈控制计算，得到控制输出量，并使内轴驱动线圈26推动内轴磁钢23偏转，实现棱镜安装壳体22在俯仰轴上的摆动控制。同时，外轴霍尔元件32检测出其与外轴磁钢29的偏移数据作为控制反馈量，而陀螺仪传感器也检测电磁驱动棱镜云台装置在方位轴上的角速度，从而得到方位轴的运动目标量，将上述反馈量和目标量输入反馈控制算法，计算出控制输出量，并使外轴驱动线圈31推动外轴磁钢29偏转，实现支架25在方位轴上的旋转控制，如此即可抵消电磁驱动棱镜云台装置因抖动造成的影响。

本实施例采用驱动线圈和磁钢的驱动方式，其可以优化驱动结构，使云台装置的结构更加紧凑，成本更低。

实施例2

如图3所示，本实施例公开一种望远镜，其包括物镜1、棱镜舱、目镜6以及上述实施例1所述的电磁驱动棱镜云台装置3。物镜1和目镜6分别连接在棱镜舱的前端和后端，电磁驱动棱镜云台装置3安装在棱镜舱内，物镜1、电磁驱动棱镜云台装置3的施密特屋脊棱镜21、以及目镜6之间形成一条光路。

其中，物镜选择直径60mm焦距400mm的消色差物镜，目镜选择直径22mm焦距10mm的目镜组件，调焦机构为物镜侧调焦，光学放大倍数为40倍。

该棱镜舱包括可相互拆卸的棱镜舱前壳2和棱镜舱后壳5，以方便安装电磁驱动棱镜云台装置3。

作为另一种实施方式，该物镜可以采用焦距为200mm的单反相机长焦镜头，棱镜舱前壳2的前端设计有可安装单反相机卡口，将单反相机长焦镜头安装在棱镜舱前壳2上就构建成一个可以更换不同规格单反相机镜头的防抖望远镜。

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 (4)

1.一种防抖望远镜的电磁驱动棱镜云台装置，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(21)；其特征在于，所述云台机构包括主控电路板(30)和底座(33)，与所述主控电路板(30)电连接的运动检测组件，设置在所述底座(33)上的支架(25)，设置在所述支架(25)上的棱镜安装壳体(22)；所述施密特屋脊棱镜(21)安装在所述棱镜安装壳体(22)内；

所述支架(25)侧面设置有外轴磁钢(29)，所述主控电路板(30)上设置有与所述外轴磁钢(29)相对的外轴驱动线圈(31)，以驱动所述支架(25)水平转动；所述棱镜安装壳体(22)的底部设置有内轴磁钢(23)，所述支架(25)上设置有与所述内轴磁钢(23)相对的内轴驱动线圈(26)，以驱动所述棱镜安装壳体(22)俯仰摆动；所述外轴驱动线圈(31)和内轴驱动线圈(26)均与主控电路板(30)电连接。

2.根据权利要求1所述的防抖望远镜的电磁驱动棱镜云台装置，其特征在于，所述运动检测组件包括与所述外轴磁钢(29)相对设置的外轴霍尔元件(32)，与所述内轴磁钢(23)相对设置的内轴霍尔元件(27)，以及设置在主控电路板(30)上的陀螺仪传感器。

3.根据权利要求1所述的防抖望远镜的电磁驱动棱镜云台装置，其特征在于，所述棱镜安装壳体(22)的上端开口，所述施密特屋脊棱镜(21)的顶部凸出于棱镜安装壳体(22)的上端开口，以使施密特屋脊棱镜(21)的进光光路和出光光路均位于棱镜安装壳体(22)的上方。

4.一种望远镜，其特征在于，包括物镜(1)、棱镜舱、目镜(6)以及上述权利要求1～3任一项所述的电磁驱动棱镜云台装置(3)；所述物镜(1)和目镜(6)分别连接在棱镜舱的前端和后端，所述电磁驱动棱镜云台装置(3)安装在所述棱镜舱内。