[發明專利]一種用于可見光學成像系統的CCD調焦機構

在審

• 申請號: 201710879605.6
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107422450A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 劉星洋;陳寧;李冠楠;李毅;郭勁
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B7/04
• 分類號: G02B7/04;G02B7/08;G03B13/34
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 荊喆

技術領域

本發明涉及一種用于可見光學成像系統的CCD調焦機構，具體涉及一種絲桿絲母調焦的CCD調焦機構，屬于相機焦面離焦補償的領域。

背景技術

光電經緯儀是采用光電技術、具有實時跟蹤測量功能的經緯儀。而可見電視測量系統又是光電經緯儀的主系統，在光電經緯儀中起著對運動目標的實時跟蹤測量作用。為保證測量可見電視的光學系統能夠對運動目標清晰成像，調焦機構必不可少。它的主要作用是在目標距離改變或環境溫度變化時，調整調焦鏡組或數字CCD相機的位置，保證獲取清晰的圖像。為了適應現代靶場的要求，光電經緯儀測量可見電視光學系統的通光口徑越來越大，光學系統的焦深越來越小，從而對調焦機構的調焦精度提出了更高要求。

不同光學系統其調焦方式不同,即使同一光學系統，因結構形式及使用環境條件不同,其調焦方式亦不同。光學系統中可用于調焦的環節包括以下三種：1、移動鏡組，移動鏡組又可分為前組、中組和后組。通過移動鏡頭光學前組透鏡,改變焦距,從而達到調焦目的,通常用于小型普及型照相機。鏡頭中組移動或后組移動,通過移動鏡頭中組透鏡或后組移動,改變鏡頭焦距,常用于超望遠鏡頭；2、焦面反射鏡，在鏡頭后截距內增加一塊反射鏡改變光路方向,通過移動反射鏡改變焦面位置,常用于鏡頭后截距較長、調焦精度要求較高的長焦距相機；3、焦平面，通過移動成像介質(膠片或CCD)感光面進行調焦,適用于裝機空間小,焦距較短的相機。

比較常見的調焦機構大體有三種：蝸輪蝸桿機構，凸輪機構和絲桿絲母機構。蝸輪蝸桿機構傳動比大，自鎖性能好，但結構尺寸大，質量重，傳動效率低，磨損較嚴重，發熱量大，蝸桿軸向力較大；凸輪機構結構簡單、緊湊，裝配工藝成熟，但凸輪機構是高副機構，點接觸或線接觸，壓強較大，易于磨損，而且凸輪加工難度比較大，加工周期比較長，費用高；絲桿絲母機構結構簡單，體積小，質量輕，加工周期短，但結構存在空回。因此，調焦方式的選擇需要綜合考慮光學系統、結構形式、調焦精度及使用環境條件來確定。

對于可見電視測量系統而言，采用蝸輪蝸桿機構進行調焦，由于磨損嚴重，使用壽命無法滿足使用要求，同時巨大的發熱量會導致光學鏡座的熱變形，從而影響最終的成像效果；而采用凸輪機構進行調焦，同樣存在著磨損嚴重，使用壽命有限的問題，同時凸輪機構的加工、裝調難度大，成本高。絲桿絲母機構如果能夠克服空回問題，則對于可見電視測量系統來說，它將是一種最簡單實用的調焦機構。

發明內容

本發明為了解決控制可見電視測量系統絲桿絲母機構的空回誤差范圍，避免空回誤差對調焦精度造成影響的技術問題，提出一種用于可見光學成像系統的CCD調焦機構。

本發明的技術方案如下：

一種用于可見光學成像系統的CCD調焦機構，包括調焦底座，絲桿座，絲桿軸,第一軸承，限位擋塊，絲桿絲母，CCD安裝座，第二軸承，聯軸節，步進電機，直線電位計,電位計連接件,導軌和第三軸承；

所述絲桿座安裝在調焦底座上，導軌設置在絲桿座上，絲桿軸通過第一軸承、第二軸承和第三軸承安裝在絲桿座上；

所述CCD安裝座固定在絲桿絲母和導軌滑塊上；直線電位計通過電位計連接件與CCD安裝座連接；限位擋塊設置在CCD安裝座上；步進電機通過聯軸節與絲桿軸連接；

所述步進電機驅動絲桿軸，通過絲桿絲母的傳動，帶動CCD安裝座，CCD安裝座通過導軌滑塊在導軌上滑動，所述直線電位計實時檢測CCD安裝座的位置，用于可見光學成像系統的CCD調焦機構實現平移調焦。

所述第一軸承的內圈通過軸承壓圈固定在絲桿軸的一端，第二軸承和第三軸承的內圈通過軸承壓圈固定在絲桿軸的另一端，第二軸承和第三軸承的外圈通過軸承外壓圈固定在絲桿座上。

在所述第二軸承與第三軸承之間設置軸承隔圈。

在所述調焦底座和絲桿座之間設置高度調整墊。

所述調焦底座采用高強度鋁合金材料。

所述限位擋塊采用聚氨酯材料。

還包括電位計座和電位計壓塊，所述電位計座固定在調焦底座，所述直線電位計通過電位計壓塊固定在電位計座上。

所述CCD安裝座通過第一隔熱墊和第二隔熱墊用螺絲釘與CCD固定。

所述第一隔熱墊和第二隔熱墊采用酚醛樹脂材料。

本發明的有益效果：

1、本發明通過一定的精密配研工藝，成功將絲桿絲母機構的空回誤差控制在了很小的范圍內，使空回誤差不會對調焦精度造成影響。最終實現了一種適用于可見電視測量系統的簡單高效且綜合性能優良的調焦機構。