基于平面凸轮的高性能自动变倍镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学仪器部件结构，具体为一种基于平面凸轮的高性能自动变倍镜头。


背景技术：

2.为解决传统自动变倍镜头存在的技术缺陷，本申请人公司提出了一种专利号为zl201721200754.0的《全闭环自动变倍镜头》实用新型专利，其技术方案包括前、后固定组元以及前、后固定组元之间的变倍组元和补偿组元，变倍组元和补偿组元设于倍率调节装置上，倍率调节装置的滑动机构包括左、右直线导轨以及与两导轨滑动配合的前、后滑座，变倍组元安装于前滑座而补偿组元安装于后滑座；倍率调节装置的移动机构包括变倍螺旋轴，其上设有供变倍组元滑动安装的变倍螺旋槽和供补偿组元滑动安装的补偿螺旋槽，变倍螺旋轴的驱动为变倍电机。
3.实际使用中发现：
4.1、变倍螺旋轴的加工精度将直接影响镜头的变倍精度和倍率重复性，受零件形状，材料性能等因素的影响，变倍螺旋轴上两条螺旋槽的加工存在较大的工艺困难，且加工精度普遍不高。
5.2、由于变倍电机和变倍螺旋轴之间依靠齿轮传动传递扭矩，且变倍螺旋轴齿轮与变倍电机上的齿轮之间存在啮合间隙，在变倍电机不运动的情况下无法锁紧变倍螺旋轴，当外界存在一定程度的震动、加速度等因素则可能扰动处于自由状态的变倍螺旋轴，导致其发生轻微转动，进而导致光学系统倍率发生变化。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种精度更高、稳定性更好的基于平面凸轮的高性能自动变倍镜头。
7.能够解决上述技术问题的基于平面凸轮的高性能自动变倍镜头，其技术方案包括同轴的前固定组元和后固定组元以及同轴设于前、后固定组元之间的变倍组元和补偿组元，所述变倍组元和补偿组元设于直线导轨滑动机构上且在移动机构驱动下沿轴向分别按设定轨迹移动，所不同的是所述移动机构包括设于直线导轨滑动机构所在平面一侧的变倍凸轮盘，所述变倍凸轮盘通过转接盘连接圆盘式步进电机，所述变倍凸轮盘的端面上开设有对应于变倍组元运动轨迹的变倍曲线槽和对应于补偿组元运动轨迹的补偿曲线槽，所述变倍曲线槽内滑动配合有连接变倍组元的销钉ⅰ，所述补偿曲线槽内滑动配合有连接补偿组元的销钉ⅱ。
8.变倍时，圆盘式步进电机驱动变倍凸轮盘转动进而带动变倍组元和补偿组元沿光轴按设定轨迹移动；不变倍时，圆盘式步进电机因存在保持力矩，从而约束变倍凸轮盘的转动，使得变倍组元和补偿组元处于相对静止状态，从而保持倍率恒定。
9.进一步，所述变倍曲线槽和补偿曲线槽的曲线起点位置对称于变倍凸轮盘的转动
中心且分别对应于变倍组元和补偿组元的起始位置，两曲线于起点位置的走向分别为相反的顺、逆时针方向，可根据需要设置曲线上各点围绕转动中心的旋转角度，保证两曲线不相交；变倍曲线上各点到转动中心的距离为起始点到转动中心距离与变倍组元移动值之和，补偿曲线上各点到转动中心的距离为起始点到转动中心距离值与补偿组元移动值之和。
10.本实用新型的有益效果：
11.1、本实用新型基于平面凸轮的高性能自动变倍镜头采用加工工艺简单、加工精度高的变倍凸轮盘控制变倍组元和补偿组元的移动，从而可获得更高的变倍精度。
12.2、本实用新型结构中，圆盘式步进电机与变倍凸轮盘直接固连传递扭矩，使得镜头稳定性和重复性更好，更能适用于存在振动、加速度等扰动的场合。
附图说明
13.图1为本实用新型一种实施方式的爆炸图。
14.图号标识：1、前固定组元；2、后固定组元；3、变倍组元；4、补偿组元；5、变倍凸轮盘；5-1、变倍曲线槽；5-2、补偿曲线槽；6、销钉ⅰ；7、销钉ⅱ；8、圆盘式步进电机；9、转接盘；10、直线导轨；11、镜头壳体；12、镜头前盖；13、前物镜组；14、连接筒；15、电机壳座；16、滑座；17、轴承；18、轴承盖。
具体实施方式
15.下面结合附图所示实施方式对本实用新型的技术方案作进一步说明。
16.本实用新型基于平面凸轮的高性能自动变倍镜头，包括镜头壳体11和设于镜头壳体11前端的镜头前盖12，所述镜头壳体11的上、下端同光轴分别通过法兰盘安装有后固定组元2和前固定组元1，于镜头壳体11内，所述前固定组元1与后固定组元2之间由物到像同光轴设有变倍组元3(下置)和补偿组元4(上置)，所述变倍组元3和补偿组元4分别通过对应的左、右滑座16安装于左、右竖直的直线导轨10上并在移动机构驱动下沿左、右直线导轨10分别按设定轨迹移动；所述前固定组元1下方同光轴设有前物镜组13，所述前物镜组13通过带法兰盘的连接筒14安装于镜头壳体11的下端，如图1所示。
17.所述移动机构包括设于左、右直线导轨10前侧的变倍凸轮盘5，所述变倍凸轮盘5的后端面(与左、右直线导轨10所在平面平行)上开设有对应于变倍组元3运动轨迹的变倍曲线槽5-1和对应于补偿组元4运动轨迹的补偿曲线槽5-2，所述变倍曲线槽5-1内滑动配合有销钉ⅰ6，所述销钉ⅰ6固装于变倍组元3的前端，所述补偿曲线槽5-2内滑动配合有销钉ⅱ7，所述销钉ⅱ7固装于补偿组元4的前端；所述变倍凸轮盘5前端面上的同轴转轴通过镜头前盖12上轴承孔中设置的轴承组件(轴承17与轴承盖18的组合)安装并伸出在镜头前盖12外，镜头前盖12前端面上通过电机壳座15安装有圆盘式步进电机8，所述圆盘式步进电机8通过转接盘9连接变倍凸轮盘5的转轴，圆盘式步进电机8驱动变倍凸轮盘5转动时，通过对应销钉的联动而带动变倍组元3和补偿组元4分别按设定的轨迹沿光轴移动实现变倍，如图1所示。
18.所述变倍曲线槽5-1和补偿曲线槽5-2的曲线起点位置对称于变倍凸轮盘5的转轴中心且分别对应于变倍组元3和补偿组元4的起始位置，变倍曲线槽5-1和补偿曲线槽5-2于起点位置的走向分别为相反的顺、逆时针方向，可根据需要设置曲线上各点围绕转动中心
的旋转角度，保证两曲线不相交；变倍曲线上各点到转轴中心的距离为起始点到转轴中心距离与变倍组元3移动值之和，补偿曲线上各点到转轴中心的距离为起始点到转轴中心距离值与补偿组元4移动值之和，如图1所示。


技术特征：
1.基于平面凸轮的高性能自动变倍镜头，包括同轴的前固定组元(1)和后固定组元(2)以及同轴设于前、后固定组元(1、2)之间的变倍组元(3)和补偿组元(4)，所述变倍组元(3)和补偿组元(4)设于直线导轨滑动机构上且在移动机构驱动下沿轴向分别按设定轨迹移动，其特征在于：所述移动机构包括设于直线导轨滑动机构所在平面一侧的变倍凸轮盘(5)，所述变倍凸轮盘(5)通过转接盘(9)连接圆盘式步进电机(8)，所述变倍凸轮盘(5)的端面上开设有对应于变倍组元(3)运动轨迹的变倍曲线槽(5-1)和对应于补偿组元(4)运动轨迹的补偿曲线槽(5-2)，所述变倍曲线槽(5-1)内滑动配合有连接变倍组元(3)的销钉ⅰ(6)，所述补偿曲线槽(5-2)内滑动配合有连接补偿组元(4)的销钉ⅱ(7)。2.根据权利要求1所述的基于平面凸轮的高性能自动变倍镜头，其特征在于：所述变倍曲线槽(5-1)和补偿曲线槽(5-2)的曲线起点位置对称于变倍凸轮盘(5)的转动中心且分别对应于变倍组元(3)和补偿组元(4)的起始位置，两曲线于起点位置的走向分别为相反的顺、逆时针方向，设置曲线上各点围绕转动中心的旋转角度以确保两曲线不相交；变倍曲线上各点到转动中心的距离为起始点到转动中心距离与变倍组元(3)移动值之和，补偿曲线上各点到转动中心的距离为起始点到转动中心距离值与补偿组元(4)移动值之和。

技术总结
本实用新型公开了一种基于平面凸轮的高性能自动变倍镜头，包括同轴的前固定组元和后固定组元以及同轴设于前、后固定组元之间的变倍组元和补偿组元，变倍组元和补偿组元设于直线导轨滑动机构上且在移动机构驱动下沿轴向分别按设定轨迹移动，移动机构包括设于直线导轨滑动机构所在平面一侧的变倍凸轮盘，变倍凸轮盘通过转接盘连接圆盘式步进电机，变倍凸轮盘的端面上开设有对应于变倍组元运动轨迹的变倍曲线槽和对应于补偿组元运动轨迹的补偿曲线槽，变倍曲线槽内滑动配合有连接变倍组元的销钉Ⅰ，补偿曲线槽内滑动配合有连接补偿组元的销钉Ⅱ。本实用新型具有加工工艺简单、变倍精度高和重复性好的特点，适用于存在振动和加速度等扰动的场合。加速度等扰动的场合。加速度等扰动的场合。


技术研发人员：谢小明 卢定宇
受保护的技术使用者：桂林弗克斯光电仪器有限公司
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022/5/10