[发明专利]连续变焦装置

说明书

本发明公开了一种连续变焦装置，包括主框架、变焦机构、补偿机构和限位机构；变焦机构包括直接安装在主框架底面上的变焦直线导轨组件、直接固定在变焦直线导轨组件的滑块上的变焦透镜组件、安装在主框架侧面上的变焦滚珠丝杆组件和变焦电机、安装在变焦滚珠丝杆组件一端的变焦编码器，变焦滚珠丝杆组件的螺母座与变焦透镜组件直接连接、丝杆由变焦电机驱动；补偿机构与变焦机构平行反向布置，结构相同；限位机构包括位于主框架两端的变焦光电开关和补偿光电开关。该装置能连续变焦，可靠性高，控制精度高，结构紧凑。

技术领域

本发明属于精密光学仪器技术领域，具体涉及一种连续变焦装置。

背景技术

在连续变焦光学系统中，变焦系统一般采用凸轮机构或丝杆机构实现变焦功能。采用凸轮机构的缺点是易卡滞、光轴一致性较差、控制精度低、凸轮加工难度高。采用丝杆机构分两类情况，一类是一根滚珠丝杆加一根导向杆，这类方式的优点是运动平顺、不易卡滞、控制精度高，但导向杆两端支撑、中部悬空，存在一定扰度，只适合于较短行程(≤60mm)，且导向杆与透镜组的连接采用直线轴承，必然存在微小间隙，在高频振动时，这种间隙传递到透镜组上将放大，导致图像晃动，另一类是一根滚珠丝杆加多根导向杆，这类方式的优点是适合长焦距、稳定，但是结构复杂，存在过定位、装调难度大、体积大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续变焦装置，该装置能连续变焦，可靠性高，控制精度高，结构紧凑。

本发明所采用的技术方案是：

一种连续变焦装置，包括主框架、变焦机构、补偿机构和限位机构；

变焦机构包括直接安装在主框架底面上的变焦直线导轨组件、直接固定在变焦直线导轨组件的滑块上的变焦透镜组件、安装在主框架侧面上的变焦滚珠丝杆组件和变焦电机、安装在变焦滚珠丝杆组件一端的变焦编码器，变焦滚珠丝杆组件的螺母座与变焦透镜组件直接连接、丝杆由变焦电机驱动；

补偿机构与变焦机构平行反向布置，包括直接安装在主框架底面上的补偿直线导轨组件、直接固定在补偿直线导轨组件的滑块上的补偿透镜组件、安装在主框架侧面上的补偿滚珠丝杆组件和补偿电机、安装在补偿滚珠丝杆组件一端的补偿编码器，补偿滚珠丝杆组件的螺母座与补偿透镜组件直接连接、丝杆由补偿电机驱动；

限位机构包括位于主框架一端用于确定变焦透镜组件极限位置及变焦编码器零位的变焦光电开关、位于主框架另一端用于确定补偿透镜组件极限位置及补偿编码器零位的补偿光电开关。

优选地，连续变焦装置还包括温度传感器，温度传感器和补偿编码器与电路板电连接，用于将-40～60℃各个温度点成像清晰的补偿透镜组件位置记录在电路板中。

优选地，限位机构还包括设在变焦透镜组件上用于避免失调时变焦透镜组件和补偿透镜组件撞击损坏的缓冲橡胶垫。

优选地，变焦电机通过齿轮系驱动变焦滚珠丝杆组件的丝杆。

优选地，补偿电机通过齿轮系驱动补偿滚珠丝杆组件的丝杆。

本发明的有益效果是：

变焦电机和补偿电机分别通过变焦滚珠丝杆机构和补偿滚珠丝杆机构独立控制变焦透镜组件和补偿透镜组件的位置，实现图像连续变焦功能、图像深度虚化校正功能和任意焦距下的调焦功能；

变焦直线导轨组件和补偿直线导轨组件均直接固定在主框架底面，只需保证主框架底面结构刚度即可保证变焦直线导轨组件和补偿直线导轨组件的刚度，进而保证变焦透镜组件和补偿透镜组件的稳定性，保证连续变焦过程中的光轴一致性及齐焦性，在不同环境条件下，可实现图像的清晰成像，可靠性高；

变焦编码器和补偿编码器分别安装在变焦滚珠丝杆机构和补偿滚珠丝杆机构的一端，减少了中间传动环节的误差，能记录变焦透镜组件和补偿透镜组件的精确位置，控制精度高；