[發明專利]一種光學鏡頭直線運動變焦光學系統

有效

• 申請號: 201310308970.3
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103364918A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 王苗;郝偉;曹焱
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B7/10
• 分類號: G02B7/10;G02B15/15
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術領域

本發明屬于光學領域，涉及一種光學鏡頭變焦系統，具體涉及一種光學鏡頭直線運動變焦光學系統。

背景技術

機械補償連續變焦光學系統，傳統的方法主要是采用機械凸輪機構實現變焦距光學鏡頭的連續變焦。機械凸輪種類多種多樣，按照凸輪形狀分為盤式凸輪、移動凸輪、圓柱凸輪三類。在鏡頭運動機構中，主要采用圓柱型凸輪。在凸輪圓周上開有兩組曲線槽，兩組槽按照光學性能曲線加工，使變倍組移動時，補償組做相應的移動以做補償用。

在機械凸輪機構中，主要有旋轉電機、凸輪、導向銷、移動鏡組和帶有直線槽的外鏡筒等。通過旋轉電機輸出扭矩，通過齒輪傳動將扭矩傳遞給凸輪，凸輪通過導向銷將動能傳遞給移動鏡組。因外鏡筒上的直線槽限制了導向銷的運動軌跡，故凸輪正反轉動時，會帶動移動鏡組做往復直線運動。變焦距光學鏡頭在變焦過程中，為了獲得滿意的成像質量，要求各運動鏡組的位移準確。因此為了保證光學鏡頭在變焦過程中各運動鏡組位移精確，則對凸輪提出了很高的制造精度要求，從而給凸輪的制造帶來很大的難度。機械凸輪變焦機構存在以下主要問題：

（1）采用凸輪精度要求很高，機械加工難度大，需要高精度的機床和鏜床，提高了成本。

（2）變倍滑架和補償滑架易磨損，長時間使用會導致變焦精度降低。

（3）由于采用了齒輪傳動裝置，以及導向銷和凸輪之間存在間隙，造成空回較大，所以整個機構存在體積大、效率低、精度差等問題。

（4）設計加工完成后，曲線不能更改和調整。

發明內容

本發明提供一種光學鏡頭直線運動變焦光學系統，解決了現有機械補償連續變焦光學裝置變焦精度低，制造成本高、設備體積大、運動曲線不可調的問題。

解決上述技術問題的技術方案如下:

本發明提供一種光學鏡頭直線運動變焦光學系統，包括內部為空腔的固定框架、分別固定在固定框架兩端的第一鏡組和第二鏡組、設置在第一鏡組與第二鏡組之間的變焦鏡組件、用于提供變焦鏡組件作往復直線運動的驅動裝置以及固定設置并均勻分布在固定框架內表面的用于對變焦鏡組件進行支撐和導向作用的至少三組導向組件；所述第一鏡組與第二鏡組相互平行；

所述變焦鏡組件包括移動鏡架、安裝在移動鏡架內孔中的變焦鏡組；所述移動鏡架對應導向組件的位置設置有通孔；所述導向組件穿過移動鏡架上的通孔；

所述驅動裝置按照動力傳遞方向依次設置有驅動電機、傳動齒輪、消間隙梯形螺套齒輪、梯形螺桿；所述消間隙梯形螺套齒輪外表面設置有齒輪并且與傳動齒輪相嚙合；所述消間隙梯形螺套齒輪內表面為梯形螺紋并且與梯形螺桿相嚙合；所述梯形螺桿的一端固定設置在移動鏡架上。

上述導向組件包括固定設置在固定框架內表面的第一耳座、第二耳座以及固定設置在第一耳座和第二耳座之間的導桿。

上述導桿為精密導軌；所述移動鏡架的通孔內設置有精密導套；所述精密導套與精密導軌相適配。

上述驅動裝置還包括用于控制驅動電機旋轉精度的編碼器。

上述光學鏡頭直線運動變焦光學系統，還包括限位裝置；所述限位裝置包括固定安裝在梯形螺桿上的限位開關以及固定設置在固定框架上且分布在限位開關兩側的兩個限位片；所述兩個限位片之間的最大距離大于變焦鏡組件做往復運動的距離。

本發明的優點在于：

1、本發明采用消間隙梯形螺套齒輪，有效的消除了傳統齒輪傳動裝置空回大，精度差的問題。

2、本發明采用精密導軌和精密導套的組合，大大提高了整個裝置的精度和工作效率。

3、本發明由程序控制變焦組鏡按照光學設計（或測定）曲線運動，大大滿足精密跟蹤與測量的要求。

4、本發明采用限位開關，有效的控制了移動鏡架在導桿上做往復運動的行程，同時可準確的確定變焦鏡組的起始位置。

附圖說明

圖1是本發明的機構示意圖；

圖2是本發明的局部結構示意圖。

附圖標記：1-固定框架、2-第一鏡組、3-第二鏡組、4-變焦鏡組件、41-移動鏡架、411-通孔、4111-精密導套、42-變焦鏡組、5-驅動裝置、51-驅動電機、511-編碼器、52-傳動齒輪、53-消間隙梯形螺套齒、54-梯形螺桿、6-導向組件、61-第一耳座、62-第二耳座、63-導桿、7-限位裝置、71-限位開關、72-限位片。

具體實施方式