一种便捷式温度补偿调焦光机成像机构的制作方法

1.本实用新型属于精密光学成像领域，涉及一种光学成像系统的调焦机构，尤其是涉及一种便捷式温度补偿调焦光机成像机构。


背景技术：

2.随着社会的不断发展，光机成像组件作为光电总体设备的“眼睛”，已经深入到航空、航天、军用和民用等各个领域中。现代技术化和信息化对光机组件的性能要求越来越高，特别是要求其能够在宽温域范围内正常工作(例如-45℃到70℃)，受温度的影响光机系统中光学元件和结构零件发生膨胀或收缩，严重影响成像质量。因此，在实际使用过程中成像质量的温度适应性就成为设计的关键问题之一，进行光学系统的温度调焦补偿设计将具有重要的意义。
3.温度调焦补偿设计通常采用光学和机械混合补偿设计方法，在机械设计方面主要借助主动和被动补偿方式，通过主动和被动补偿方式推动光学系统中相应的光学调焦镜移动到指定的位置，补偿像差，提高系统的成像质量。主动补偿一般采用主动驱动设备(如电机)带动相应的驱动机构推动对应的光学元件，使其在不同的温度点到达指定的补偿位置，因此相应的光机系统体积大、重量重、成本高，而且需要精密的电气控制单元。被动补偿方式，目前主要是借助材料自身的热膨胀系数的不同进行匹配设计，通过不同温度带来材料的热涨和冷缩，驱动相应的光学元件进行运动，实现位置调整，达到成像质量优化的目的，该方法相对简单，能够形成结构紧凑、重量轻、成本低的调焦机构，然而受限于结构零件的材料该方式存在以下两方面的局限性：1)用于补偿温度影响光学零件的运动范围往往较大，要求相应的结构零件的尺寸较大，反而影响系统的体积重量；2)材料的随温度变化的膨胀量很难与光学系统需求的移动量匹配起来。因此，针对主动补偿和被动补偿方法的不足迫切需求一种能够应用于温度补偿调焦的新型结构。


技术实现要素：

4.(一)实用新型目的
5.本实用新型的目的是：针对光学系统温度补偿调焦机构体积和重量大以及小型化难的问题，提供一种利用形状记忆合金材料的调焦机构，依托训练后的形状记忆合金结构零件根据温度变化能够实现可控的、较大的形状变化量特性，实现光学系统温度补偿精密调焦结构方案，不仅提高了系统的集成度，而且降低了系统体积和重量。
6.(二)技术方案
7.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其包括：光学主镜筒1、滑动镜筒4、光学固定组元件2、光学运动补偿组分3和调焦组件5；光学固定组元件2装配在光学主镜筒1内，光学运动补偿组分3安装在滑动镜筒4内，滑动镜筒4装配于光学主镜筒1内并沿光学主镜筒1轴线往复滑动，调焦组件5套设在光学主镜筒1外部，调焦组件5一端与主镜筒1外壁固定，另一端与滑动镜筒4沿径向固定连接，调焦组件5
由形状记忆合金材料制成。
8.当光机系统所处的环境温度发生变化后，经过训练后的形状记忆合金调焦组件5发生相应的型变量，从而驱动光学运动补偿组分3沿主镜筒1轴线发生位移，完成光学运动补偿组分3与光学固定组元件2之间的位置修正，进而实现光机系统的调焦功能。
9.(三)有益效果
10.上述技术方案所提供的便捷式温度补偿调焦光机成像机构，是为了解决光学系统温度补偿调焦机构体积和重量大以及小型化难的问题，该机构借助形状记忆合金材料进行温度补偿调焦，在升温或降温过程中，形状记忆合金材料在不同的温度点发生可控的形状变化量，从而控制光学系统中的光学元件运动到指定位置；相比目前常用的电机驱动，该方案体积重量小、成本低；相比普通结构材料热胀冷缩驱动，该方案调焦可控性高和调焦使用范围广。
附图说明
11.图1和图2分别为本实用新型调焦机构的三维图和剖面图；
12.图3为本实用新型调焦机构的形状记忆合金调焦组件5。
13.图4为本实用新型调焦机构的销钉和销钉套。
14.其中：1-光学主镜筒，2-光学固定组元件，3-光学运动补偿组分，4-滑动镜筒，5-调焦组件5，6-销钉，7-销钉套。
具体实施方式
15.为使本实用新型的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
16.图1和图2为一种利用形状记忆合金材料的调焦机构的三维图和剖面图，包括光学主镜筒1，光学固定组元件2，光学运动补偿组分3，滑动镜筒4，调焦组件5，销钉6，销钉套7。
17.其中，光学固定组元件2精密装配在光学主镜筒内1，光学运动补偿组分3安装在滑动镜筒4内，滑动镜筒4装配于光学主镜筒1内并可以沿主镜筒1轴线往复滑动，调焦组件5一端与主镜筒1通过端面法兰固定，另一端与滑动镜筒4通过销钉6和销钉套7固定。
18.图3为本实施例的形状记忆合金调焦组件5。形状记忆合金调焦组件5具有各向同性的特性，且经过训练后的形状记忆合金调焦组件5，能够根据不同的温度变化达到需求的变化尺寸，升温或降温过程中形状记忆合金调焦组件5尺寸变化量精度小于0.01mm。
19.图4为本实施例的销钉6和销钉套7。销钉套7套装于销钉6，并与销钉6为紧配合状态，销钉6通过螺纹与滑动镜筒4固定，销钉套7与形状记忆合金调焦组件5上的装配孔采用轴孔紧配合。所述的销钉套7为聚四氟乙烯材料制成。
20.本实用新型所述实施例的工作方式表述如下：当光机系统所处的环境温度发生变化后，经过训练后的形状记忆合金调焦组件5发生相应的型变量，从而驱动光学运动补偿组分3沿主镜筒1轴线发生位移，完成光学运动补偿组分3与光学固定组元件2之间的位置修正，进而实现光机系统的调焦功能。
21.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改
进和变形也应视为本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其特征在于，包括：光学主镜筒(1)、滑动镜筒(4)、光学固定组元件(2)、光学运动补偿组分(3)和调焦组件(5)；光学固定组元件(2)装配在光学主镜筒(1)内，光学运动补偿组分(3)安装在滑动镜筒(4)内，滑动镜筒(4)装配于光学主镜筒(1)内并沿光学主镜筒(1)轴线往复滑动，调焦组件(5)套设在光学主镜筒(1)外部，调焦组件(5)一端与主镜筒(1)外壁固定，另一端与滑动镜筒(4)沿径向固定连接，调焦组件(5)由形状记忆合金材料制成。2.如权利要求1所述的便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其特征在于，所述光学主镜筒(1)外壁上设置环形台阶，调焦组件(5)一端设置端面法兰，端面法兰固定在环形台阶上。3.如权利要求2所述的便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其特征在于，所述调焦组件(5)另一端沿径向开设安装孔，光学主镜筒(1)上开设与安装孔位置相对应的轴向长孔，滑动镜筒(4)上开设与安装孔位置相对应的螺纹孔，销钉(6)依次穿过安装孔、轴向长孔，和螺纹孔螺纹连接。4.如权利要求3所述的便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其特征在于，所述销钉(6)外套设销钉套(7)，销钉套(7)位于销钉(6)与安装孔、轴向长孔之间。5.如权利要求4所述的便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其特征在于，所述调焦组件(5)在升温或降温过程中尺寸变化量精度小于0.01mm。6.如权利要求4所述的便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其特征在于，所述销钉套(7)与销钉(6)为紧配合状态。7.如权利要求6所述的便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其特征在于，所述销钉套(7)与调焦组件(5)上的安装孔采用轴孔紧配合。8.如权利要求7所述的便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其特征在于，所述销钉套(7)为聚四氟乙烯材料制成。9.如权利要求1所述的便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其特征在于，所述光学固定组元件(2)包括同轴布置的若干的透镜组件。10.如权利要求1所述的便捷式温度补偿调焦光机成像机构，其特征在于，所述光学运动补偿组分(3)包括与光学固定组元件(2)同轴布置的补偿透镜。

技术总结
本实用新型属于精密光学成像领域，公开了一种便捷式温度补偿调焦光机成像机构，结构为：光学固定组元件精密装配在光学主镜筒内，光学运动补偿组分安装在滑动镜筒内，滑动镜筒装配于光学主镜筒内并可以沿主镜筒轴线往复滑动，形状记忆合金调焦组件一端主镜筒通过端面法兰固定，另一端与滑动镜筒通过销钉套和销钉固定。工作时，当系统所处的环境温度发生变化后，经过训练后的形状记忆合金调焦组件发生相应的型变量，从而驱动光学运动补偿组分发生位移，实现光机系统的调焦功能。本实用新型结构简单、紧凑，体积和重量小，实现精密光机系统温度被动补偿。温度被动补偿。温度被动补偿。


技术研发人员：张卫国 王谭 钟莉萍 惠进 庞澜 郭冰涛
受保护的技术使用者：西安应用光学研究所
技术研发日：2022.04.27
技术公布日：2022/8/23