光轴高稳定的三组联动连续变焦机构制造技术

本发明专利技术提供一种光轴高稳定的三组联动连续变焦机构，能够保证长焦距、高变倍比光学系统变焦过程中及振动、冲击、温度试验前后的光轴高稳定。该变焦机构中，变焦凸轮两端均设置有滚动轴承、调节隔圈和双锁紧螺母，直线导杆组件采用了两组共计四根导杆与三个滑架配合：变倍组滑架和像差稳定组滑架共同在第一长导杆和第二长导杆上沿轴向滑动，补偿组滑架在第一短导杆和第二短导杆上沿轴向滑动；变倍组滑架、补偿组滑架和像差稳定组滑架均设置有长直线轴承配合的长圆孔和短直线轴承配合的近似圆的短“一”字孔，分别对应于相应的两根导杆，其中长直线轴承以及长圆孔用于减小视轴跳动，近似圆的短“一”字孔用于防止滑架旋转及卡死。

Three group linkage continuous zoom mechanism with high optical axis stability

The invention provides a three-group linkage continuous zoom mechanism with high stability of the optical axis, which can ensure the high stability of the optical axis in the zoom process of the optical system with long focal length and high zoom ratio and before and after the vibration, impact and temperature tests. In the zoom mechanism, rolling bearings, adjusting diaphragms and double locking nuts are arranged at both ends of the zoom cam. The linear guide rod assembly adopts two groups of four guide rods and three sliding frames to cooperate. The sliding frame of the zoom group and the sliding frame of the aberration stabilizing group slide together along the axial direction of the first long guide rod and the second long guide rod. A short guide rod and a second short guide rod slide along the axial direction; the variable magnification sliding frame, the compensating sliding frame and the aberration stabilization sliding frame are all provided with long circular holes matched by long linear bearings and short circular \one\ holes matched by short linear bearings, which correspond to the corresponding two guide rods, and the long linear bearings and long circular holes are used for reducing the aberration. A small \one\ hole is used to prevent rotation and clamping of the slide.

【技术实现步骤摘要】
光轴高稳定的三组联动连续变焦机构
本专利技术属于光电仪器
，具体涉及一种三组联动连续变焦机构。
技术介绍
机载光电稳定平台中，均会配备连续变焦光学系统。连续变焦光学系统可以根据目标的作用距离和大小，实时连续调整焦距，使目标始终清晰成像于监视尺寸内，完成对目标的持续捕获跟踪。现代光电稳定平台对目标跟踪、测量、作用距离及其它特殊任务精度指标要求越来越高，连续变焦光学系统的焦距、变倍比及光轴稳定性指标随之增加。目前常见的连续变焦机构均由两组运动镜组联动实现变焦，这种变焦机构适用于中短焦距，低变倍比的光学系统。对于长焦距、高变倍比的光学系统，两组联动结构形式则需要更大的空间尺寸且其像差很难校正。传统的两组连续变焦机构，其运动镜组均单独在不同导轨组上滑动，运动镜组数量的增加会导致导轨组数量的增加，其变倍过程中及振动、冲击、温度试验前后的光轴的高稳定性更加难以保证。光轴稳定性的高低直接影响光学系统的成像质量，进而影响系统的整体性能。三组运动镜组联动的结构形式可以很好的压缩长焦距、高变倍比的光学系统空间尺寸，且其像差更容易控制。但是，三组运动镜组联动的结构形式对于运动镜组之间的光轴重合性有更高的要求，其光轴稳定性也较难控制，对于结构件的加工和整机的装调水平都有较高要求，并非简单的由两组联动增加一组运动镜组，目前尚未见三组运动镜组联动的结构设计。另外，常见的两组运动镜组连续变焦机构，例如专利文献CN201310321160“像面高稳定的电动连续变焦机构”中所公开的，其变焦光组和补偿光组分别通过第一镜筒和第二镜筒在变焦内筒内滑动实现变焦，第一镜筒外圆与第二镜筒外圆与变焦内筒配合作为滑动轨道。为了保证滑动轨道的配合精度，要求变焦内筒的内圆具有很高的圆柱度，在此前提下，在装配过程需对配合面进行研磨，既要保证运动过程中运动光组的较小跳动，又要保证运动的流畅度，因此研磨程度较难把握，失败率较高。同时，为了减小光轴的跳动，通常的做法是沿长配合面，但对于这种结构，沿长配合面必然会导致结构上的干涉，若是三组联动，配合面的长度将进一步压缩，其光轴的稳定性将难以保证。
技术实现思路
：针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种光轴高稳定的三组联动连续变焦机构，能够保证长焦距、高变倍比光学系统变焦过程中及振动、冲击、温度试验前后的光轴高稳定。为实现上述目的，本专利技术的解决方案如下：该光轴高稳定的三组联动连续变焦机构，包括主镜筒、变焦凸轮、导向销钉组件、直线导杆组件、光学镜组以及相应的滑架；在主镜筒内，所述滑架与直线导杆组件套接滑动配合；主镜筒的筒壁开设有让位槽，导向销钉组件在该让位槽处垂直插入主镜筒内与滑架固定；变焦凸轮安装于主镜筒外壁，变焦凸轮上设置有曲线形式的导向限位槽，导向销钉组件与导向限位槽紧密配合，使得在变焦凸轮的旋转作用下导向销钉组件带动光学镜组以及相应的滑架沿轴向直线移动实现变焦过程；有别于现有技术的是：所述光学镜组以及相应的滑架包括沿轴向依次设置的变倍组滑架及变倍镜组、补偿组滑架及补偿镜组、像差稳定组滑架及像差稳定镜组；所述变焦凸轮两端均设置有滚动轴承、调节隔圈和双锁紧螺母，其中滚动轴承主要由轴承内环、轴承外环、保持架和钢珠组成；轴承内环的外圆与变焦凸轮紧密配合，轴承外环的内圆与主镜筒紧密配合，钢珠分别与轴承内环45°斜面和轴承外环45°斜面接触，形成轴承滚道，调节隔圈用于调节变焦凸轮轴向位置，双锁紧螺母压紧轴承外环，以限制变焦凸轮在转动时沿轴向移动；所述直线导杆组件采用了两组共计四根导杆与三个滑架配合：变倍组滑架和像差稳定组滑架共同在第一长导杆和第二长导杆上沿轴向滑动，补偿组滑架在第一短导杆和第二短导杆上沿轴向滑动；变倍组滑架、补偿组滑架和像差稳定组滑架均设置有长直线轴承配合的长圆孔和短直线轴承配合的近似圆的短“一”字孔，分别对应于相应的两根导杆，其中长直线轴承以及长圆孔用于减小视轴跳动，近似圆的短“一”字孔用于防止滑架旋转及卡死。基于以上基本解决方案，本专利技术还进一步作了如下优化：主镜筒的内壁沿圆周方向固定设置有四组凸耳，与四根导杆一一对应；凸耳开设有轴向的通孔，通孔轴心与主镜筒中心轴平行，凸耳通孔内圆与导杆外圆配作以固定导杆的径向位置，导杆两端安装垫片，通过两个螺钉拉紧于凸耳上。补偿组滑架在对应于第一长导杆和第二长导杆经过位置开设有让位槽。除了设置让位槽这种方式外，也可以采用对长导杆在相应位置作足够的形变以绕过补偿组滑架等其他让位结构，基本上也能够满足实际工作要求。变倍组滑架和/或像差稳定组滑架在对应于第一短导杆和第二短导杆经过位置开设有让位槽。除了设置让位槽这种方式外，也可以采用对短导杆在相应位置作足够的形变以绕过补偿组滑架等其他让位结构，基本上也能够满足实际工作要求；而且，由于是短导杆，实际上只需变倍组滑架和像差稳定组滑架之任一作让位结构设置。导向销钉组件主要由销钉座、销钉套和螺钉组成，销钉座穿过变焦凸轮的导向限位槽，拧紧于滑架上；销钉套从外侧套接在销钉座上，通过螺钉紧固，与所述导向限位槽微过盈配作，以避免导向销钉组件在变焦过程中产生轴向晃动。销钉座选用不锈钢材料，销钉套选用聚酰亚胺或者聚甲醛材料。第一长导杆、第一短导杆、第二长导杆和第二短导杆整体依次沿圆周方向等间隔设置。近似圆的短“一”字孔在与镜组轴心连线方向的径向尺寸为最大径向尺寸，相比其正交方向延伸0.1mm。变焦凸轮、主镜筒、变倍组滑架、补偿组滑架、像差稳定组滑架均采用7075‐T6超硬铝，外表面均喷砂、阳极氧化并发黑。术语解释：长导杆：(相对于所述短导杆)较长的导杆。短导杆：(相对于所述长导杆)较短的导杆。长直线轴承：(相对于所述短直线轴承)轴向尺寸较长的轴承。短直线轴承：(相对于所述长直线轴承)轴向尺寸较短的轴承。长圆孔：(相对于短“一”字孔)轴向尺寸更长的截面为圆形的通孔。近似圆的短“一”字孔：(相对于长圆孔)轴向尺寸更短的通孔，截面近似圆形(即最大径向尺寸与最小径向尺寸之差很小)。本专利技术具有以下有益效果：通过三组镜组、两组导杆的结构形式，实现了长焦距、高变倍比光学系统变焦过程中及振动、冲击、温度试验前后的光轴高稳定。变焦凸轮两端设置滚动轴承，以保证其与主镜筒同轴且减小摩擦力；变倍组滑架和像差稳定组滑架共同在第一长导杆和第二长导杆上沿轴向滑动，补偿组滑架在第一短导杆和第二短导杆上沿轴向滑动。变倍组滑架、补偿组滑架和像差稳定组滑架均设置有长直线轴承配合的长圆孔及安装有短直线轴承的短“一”字孔，长直线轴承减小视轴跳动，短“一”字孔防止镜组旋转及卡死。附图说明图1是一个实施例的A‐A剖视结构示意图，A‐A剖面位置参见图5。图2是实施例的B‐B剖视结构示意图；B‐B剖面位置参见图5。图3为主镜筒的示意图。图4为变焦凸轮的示意图。图5是图1和图2的端面结构示意图。图6是滚动轴承结构示意图。图7是一个实施例的内部结构立体示意图。图8是滑架的侧视图(以图7的变倍组滑架为例)，左图中位于上方的是长圆孔、位于下方的是短“一”字孔；右图是对左图的局部3:1放大。图9是导向销钉组件的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1至图4所示，光轴高稳定的三组联动连续变焦机构包括：变焦凸轮1、主镜筒2、变倍组滑架3、变倍镜组4、补偿组滑架5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光轴高稳定的三组联动连续变焦机构，包括主镜筒、变焦凸轮、导向销钉组件、直线导杆组件、光学镜组以及相应的滑架；在主镜筒内，所述滑架与直线导杆组件套接滑动配合；主镜筒的筒壁开设有让位槽，导向销钉组件在该让位槽处垂直插入主镜筒内与滑架固定；变焦凸轮安装于主镜筒外壁，变焦凸轮上设置有曲线形式的导向限位槽，导向销钉组件与导向限位槽紧密配合，使得在变焦凸轮的旋转作用下导向销钉组件带动光学镜组以及相应的滑架沿轴向直线移动实现变焦过程；其特征在于：所述光学镜组以及相应的滑架包括沿轴向依次设置的变倍组滑架及变倍镜组、补偿组滑架及补偿镜组、像差稳定组滑架及像差稳定镜组；所述变焦凸轮两端均设置有滚动轴承、调节隔圈和双锁紧螺母，其中滚动轴承主要由轴承内环、轴承外环、保持架和钢珠组成；轴承内环的外圆与变焦凸轮紧密配合，轴承外环的内圆与主镜筒紧密配合，钢珠分别与轴承内环45°斜面和轴承外环45°斜面接触，形成轴承滚道，调节隔圈用于调节变焦凸轮轴向位置，双锁紧螺母压紧轴承外环，以限制变焦凸轮在转动时沿轴向移动；所述直线导杆组件采用了两组共计四根导杆与三个滑架配合：变倍组滑架和像差稳定组滑架共同在第一长导杆和第二长导杆上沿轴向滑动，补偿组滑架在第一短导杆和第二短导杆上沿轴向滑动；变倍组滑架、补偿组滑架和像差稳定组滑架均设置有长直线轴承配合的长圆孔和短直线轴承配合的近似圆的短“一”字孔，分别对应于相应的两根导杆，其中长直线轴承以及长圆孔用于减小视轴跳动，近似圆的短“一”字孔用于防止滑架旋转及卡死。...

【技术特征摘要】
1.光轴高稳定的三组联动连续变焦机构，包括主镜筒、变焦凸轮、导向销钉组件、直线导杆组件、光学镜组以及相应的滑架；在主镜筒内，所述滑架与直线导杆组件套接滑动配合；主镜筒的筒壁开设有让位槽，导向销钉组件在该让位槽处垂直插入主镜筒内与滑架固定；变焦凸轮安装于主镜筒外壁，变焦凸轮上设置有曲线形式的导向限位槽，导向销钉组件与导向限位槽紧密配合，使得在变焦凸轮的旋转作用下导向销钉组件带动光学镜组以及相应的滑架沿轴向直线移动实现变焦过程；其特征在于：所述光学镜组以及相应的滑架包括沿轴向依次设置的变倍组滑架及变倍镜组、补偿组滑架及补偿镜组、像差稳定组滑架及像差稳定镜组；所述变焦凸轮两端均设置有滚动轴承、调节隔圈和双锁紧螺母，其中滚动轴承主要由轴承内环、轴承外环、保持架和钢珠组成；轴承内环的外圆与变焦凸轮紧密配合，轴承外环的内圆与主镜筒紧密配合，钢珠分别与轴承内环45°斜面和轴承外环45°斜面接触，形成轴承滚道，调节隔圈用于调节变焦凸轮轴向位置，双锁紧螺母压紧轴承外环，以限制变焦凸轮在转动时沿轴向移动；所述直线导杆组件采用了两组共计四根导杆与三个滑架配合：变倍组滑架和像差稳定组滑架共同在第一长导杆和第二长导杆上沿轴向滑动，补偿组滑架在第一短导杆和第二短导杆上沿轴向滑动；变倍组滑架、补偿组滑架和像差稳定组滑架均设置有长直线轴承配合的长圆孔和短直线轴承配合的近似圆的短“一”字孔，分别对应于相应的两根导杆，其中长直线轴承以及长圆孔用于减小视轴跳动，近似圆的短“一”字孔用于防止滑架旋转及卡死。2.根据权利要求1所述的光轴高稳定的三组联动连续变焦机构，其特征在于：所述主镜筒的内壁沿圆周方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭建伟，史魁，武力，张越，杨洪涛，曹剑中，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61