本发明专利技术属于一种光电设备，为了解决现有技术中变焦机构和光轴稳定性不足，以及体积和质量大的问题，提供一种连续变焦装置及其装配方法。连续变焦装置的主镜筒前端外圆配合有调焦凸轮，后部外圆配合有变倍凸轮，主镜筒固定于底座上；调焦驱动组带动调焦凸轮转动，进而带动调焦镜组沿轴向运动；变倍驱动组带动变倍凸轮转动，进而带动变倍组和补偿组分别通过第一套筒和第二套筒与导轨配合滑动，实现变焦；后固定组安装于主镜筒的后端，成像组件安装于后固定组的后端。装配方法先安装导轨，再将变倍组和补偿组套入，通过定心法兰安装调焦镜筒，再安装调焦凸轮、后固定组和成像组件。
A continuous zoom device and its assembling method
【技术实现步骤摘要】
一种连续变焦装置及其装配方法
本专利技术属于一种光电设备，具体涉及一种连续变焦装置及其装配方法。
技术介绍
连续变焦光学系统可以通过焦距的变化，实现对不同作用距离和不同大小目标的清晰成像。机载光电稳定平台，均会配备连续变焦光学系统，利用其短焦大视场对目标扫描搜索，然后连续变倍，在长焦小视场实现对目标的高精度跟踪。由于机载光电平台的任务特殊性，对连续变焦系统的成像质量、变焦机构及光轴稳定性要求较高。同时，随着现代光电稳定平台向小型化和轻量化的方向发展，对连续变焦系统的体积和质量要求也越来越严格，但变焦机构和光轴的稳定性往往与系统的体积和重量要求相矛盾。申请号为201010277294.4的专利“一种变焦距镜头的四滑杆变倍补偿机构”公开了一种结构，第一变倍直线轴承和第二变倍直线轴承装入变倍滑架中，并与变倍镜组固连，组成变倍组件。第一补偿直线轴承和第二补偿直线轴承装入补偿滑架中，并与补偿镜组固连，组成补偿组件。当凸轮转动时，凸轮上的凸轮槽带动变倍组件沿第一滑杆和第三滑杆沿轴向作直线运动，同时补偿组件沿第二滑杆和第四滑杆沿轴向作直线运动，从而实现变倍镜组和补偿镜组按照凸轮槽曲线控制的相对位置变化，实现焦距变化，直线轴承作为标准采购件，当选定滑杆直径后，直线轴承的外径随之而定。由于直线轴承是通过内部的滚珠实现滑动变滚动，其外径相对于内径尺寸较大，当在变倍滑架和补偿滑架中对称安装两个直线轴承后，将造成滑架径向尺寸较大，从而导致主镜筒内径尺寸较大，无法实现变焦系统的小型化。同时受限于直线轴承的长度，滑架与滑杆的配合长度较短，滑架径向尺寸与滑架轴向长度之比较小，无法保证光轴的稳定性。再如申请号为201310321160.1的专利“像面高稳定的电动连续变焦机构”中公开的技术方案，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里滑动实现变焦，第一镜筒外圆、第二镜筒外圆分别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，因此在装配过程中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，通常的做法是延长配合面，但对于此类结构，延长配合面会导致结构上的干涉，增加配合面长度将会导致摩擦力增大，无法保证结构的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是在于解决现有技术中连续变焦光学系统的变焦机构和光轴稳定性不足，以及系统体积和质量较大的问题，提供一种连续变焦装置及其装配方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种连续变焦装置，其特殊之处在于，包括底座、主镜筒、调焦驱动组、变倍驱动组、变倍组、补偿组、后固定组和成像组件；主镜筒固定于底座上；主镜筒的前部通过精密轴系套设有调焦凸轮，调焦凸轮的外表面沿周向设有第一齿轮，调焦驱动组与第一齿轮相啮合；调焦凸轮的侧面开设有第一曲线槽，调焦凸轮内依次套设调焦镜筒和调焦镜组，调焦镜筒的外表面上沿轴向对称设有两个第一导钉，主镜筒的前部开设有键槽，第一导钉穿过键槽与第一曲线槽相配合；主镜筒上通过精密轴系套设有变倍凸轮，变倍凸轮位于调焦凸轮之后，变倍凸轮的外表面沿周向设有第二齿轮，变倍驱动组与第二齿轮相啮合；变倍凸轮的侧面开设有第二曲线槽和第三曲线槽；主镜筒的内部沿周向等间隔设有四根导轨；所述变倍组包括变倍滑架，变倍滑架前端安装有变倍镜组；变倍滑架沿周向依次设有第一套筒、第一让位槽和第一U型槽；第一套筒和第一U型槽分别套设于相对的两根导轨上，第一让位槽与一根导轨配合；变倍滑架上设有第二导钉；所述补偿组包括补偿滑架，补偿滑架前端安装有补偿镜组；补偿滑架沿周向依次设有第二套筒、第二让位槽和第二U型槽；第二套筒和第二U型槽分别套设于相对的另外两根导轨上，第二让位槽与一根导轨配合；补偿滑架上设有第三导钉；主镜筒的侧壁上沿轴向开设有第二导向槽和第三导向槽，第二导钉穿过设在主镜筒侧壁上的第二导向槽与第二曲线槽相配合，第三导钉穿过设在主镜筒侧壁上的第三导向槽与第三曲线槽相配合；后固定组安装于主镜筒的后端，成像组件安装于后固定组的后端。上述的变倍镜组通过定心工艺安装于变倍滑架内圆，变倍滑架能够沿轴向滑动；第一套筒和第一U型槽的位置尽量靠近变倍滑架的中心轴线，以减小变倍滑架径向尺寸。在一种优选方案中，第一套筒内安装有第一滑套，第一滑套与导轨配合，形成滑动副。第一U型槽宽度尺寸与相应导轨配作，沿径向留有一定空间，另外，第一U型槽能够限制变倍滑架绕光轴旋转，同时防止变倍滑架在运动过程中因两导轨不平行，或变倍滑架加工误差而导致的卡死。上述的补偿镜组通过定心工艺安装于补偿滑架内圆，补偿滑架与导轨配合沿轴向滑动。在一种优选方案中，第二套筒内安装有第二滑套，第二滑套与导轨配合，形成滑动副。第二U型槽宽度尺寸与相应导轨配作，沿径向留有一定空间，第二U型槽限制补偿滑架绕光轴的旋转，同时防止补偿滑架在运动过程中因两导轨不平行，或滑架加工误差而导致卡死。进一步地，所述第一套筒和第二套筒分别套设于相邻的两根导轨上。进一步地，所述主镜筒内开设有与导轨数量相同、大小相适配的圆孔；导轨的一端设有导轨压板，每根导轨的另一端均设有导轨压圈；导轨穿过所述圆孔，通过导轨压板和导轨压圈，将导轨压实固定于主镜筒内。进一步地，所述第一套筒内设有第一滑套，第一滑套的两端压接有第一滑套压圈；所述第二套筒内设有第二滑套，第二套筒的两端压接有第二滑套压圈，通过滑套的设置，使套筒与导轨的滑动配合更加顺畅。第一滑套和第二滑套都应选用低摩擦力材料，其外圆尺寸均小于同等内径规格的直线轴承。进一步地，所述主镜筒内开设有第三让位槽，第三让位槽分别与第一套筒、第二套筒相适配，第三让位槽使主镜筒在不增大内外径尺寸的情况下，避免与第一套筒和第二套筒的位置干涉。该第三让位槽处主镜筒的壁厚可以很薄，只要不影响主镜筒强度即可，甚至可以穿透主镜筒侧壁。进一步地，还包括安装于底座上的第一光电开关，以及安装于后固定组上的第二光电开关；调焦凸轮上设有用于通断第一光电开关的第一拨片；变倍凸轮上设有用于通断第二光电开关的第二拨片。利用拨片遮挡光电开关，可以控制光电开关的通断，在调焦凸轮和变倍凸轮旋转时，第一拨片和第二拨片也相应的转动，因此可用于检测调焦凸轮和变倍凸轮的初始位置。进一步地，还包括调焦电位计组和变倍电位计组；所述调焦电位计组与第一齿轮相啮合，所述变倍电位计组与第二齿轮相啮合。调焦电位计组和变倍电位计组能够实时检测调焦凸轮和变倍凸轮的旋转位置并进行输出。调焦凸轮在主镜筒前部外圆转动，调焦驱动组和调焦电位计组可以分别安装于主镜筒前部伸出的安装耳上，并分别通过齿轮与调焦凸轮啮合，调焦驱动组与调焦凸轮上的第一齿轮相啮合，驱动调焦凸轮转动，第一曲线槽带动调焦镜筒沿轴向前后移动，由于调焦电位计组也与第一齿轮相啮合，能够带动调焦电位计组同步转动，调焦电位计组实时检测调焦镜组位置并进行输出；变倍驱动组与变倍凸轮上的第二齿轮相啮合，驱本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种连续变焦装置，其特征在于：包括底座(1)、主镜筒(2)、调焦驱动组(6)、变倍驱动组(10)、变倍组(13)、补偿组(14)、后固定组(15)和成像组件(16)；/n主镜筒(2)固定于底座(1)上；/n主镜筒(2)的前部通过精密轴系套设有调焦凸轮(3)，调焦凸轮(3)的外表面沿周向设有第一齿轮(301)，调焦驱动组(6)与第一齿轮(301)相啮合；调焦凸轮(3)的侧面开设有第一曲线槽(302)，调焦凸轮(3)内依次套设调焦镜筒(4)和调焦镜组(5)，调焦镜筒(4)的外表面上沿轴向对称设有两个第一导钉(401)，主镜筒(2)的前部开设有第一导向槽(201)，第一导钉(401)穿过第一导向槽(201)与第一曲线槽(302)相配合；/n主镜筒(2)上通过精密轴系套设有变倍凸轮(9)，变倍凸轮(9)位于调焦凸轮(3)之后，变倍凸轮(9)的外表面沿周向设有第二齿轮(901)，变倍驱动组(10)与第二齿轮(901)相啮合；变倍凸轮(9)的侧面开设有第二曲线槽(902)和第三曲线槽；主镜筒(2)的内部沿周向等间隔设有四根导轨(12)；/n所述变倍组(13)包括变倍滑架(1302)，变倍滑架(1302)前端安装有变倍镜组(1303)；变倍滑架(1302)沿周向依次设有第一套筒(1304)、第一让位槽(1305)和第一U型槽(1306)；第一套筒(1304)和第一U型槽(1306)分别套设于相对的两根导轨(12)上，第一让位槽(1305)与一根导轨(12)配合；变倍滑架(1302)上设有第二导钉(1301)；/n所述补偿组(14)包括补偿滑架(1402)，补偿滑架(1402)前端安装有补偿镜组(1403)；补偿滑架(1402)沿周向依次设有第二套筒(1404)、第二让位槽(1405)和第二U型槽(1406)；第二套筒(1404)和第二U型槽(1406)分别套设于相对的另外两根导轨(12)上，第二让位槽(1405)与一根导轨(12)配合；补偿滑架(1402)上设有第三导钉(1401)；/n主镜筒(2)的侧壁上沿轴向开设有第二导向槽和第三导向槽，第二导钉(1301)穿过设在主镜筒(2)侧壁上的第二导向槽与第二曲线槽(902)相配合，第三导钉(1401)穿过设在主镜筒(2)侧壁上的第三导向槽与第三曲线槽相配合；后固定组(15)安装于主镜筒(2)的后端，成像组件(16)安装于后固定组(15)的后端。/n...
【技术特征摘要】
1.一种连续变焦装置，其特征在于：包括底座(1)、主镜筒(2)、调焦驱动组(6)、变倍驱动组(10)、变倍组(13)、补偿组(14)、后固定组(15)和成像组件(16)；
主镜筒(2)固定于底座(1)上；
主镜筒(2)的前部通过精密轴系套设有调焦凸轮(3)，调焦凸轮(3)的外表面沿周向设有第一齿轮(301)，调焦驱动组(6)与第一齿轮(301)相啮合；调焦凸轮(3)的侧面开设有第一曲线槽(302)，调焦凸轮(3)内依次套设调焦镜筒(4)和调焦镜组(5)，调焦镜筒(4)的外表面上沿轴向对称设有两个第一导钉(401)，主镜筒(2)的前部开设有第一导向槽(201)，第一导钉(401)穿过第一导向槽(201)与第一曲线槽(302)相配合；
主镜筒(2)上通过精密轴系套设有变倍凸轮(9)，变倍凸轮(9)位于调焦凸轮(3)之后，变倍凸轮(9)的外表面沿周向设有第二齿轮(901)，变倍驱动组(10)与第二齿轮(901)相啮合；变倍凸轮(9)的侧面开设有第二曲线槽(902)和第三曲线槽；主镜筒(2)的内部沿周向等间隔设有四根导轨(12)；
所述变倍组(13)包括变倍滑架(1302)，变倍滑架(1302)前端安装有变倍镜组(1303)；变倍滑架(1302)沿周向依次设有第一套筒(1304)、第一让位槽(1305)和第一U型槽(1306)；第一套筒(1304)和第一U型槽(1306)分别套设于相对的两根导轨(12)上，第一让位槽(1305)与一根导轨(12)配合；变倍滑架(1302)上设有第二导钉(1301)；
所述补偿组(14)包括补偿滑架(1402)，补偿滑架(1402)前端安装有补偿镜组(1403)；补偿滑架(1402)沿周向依次设有第二套筒(1404)、第二让位槽(1405)和第二U型槽(1406)；第二套筒(1404)和第二U型槽(1406)分别套设于相对的另外两根导轨(12)上，第二让位槽(1405)与一根导轨(12)配合；补偿滑架(1402)上设有第三导钉(1401)；
主镜筒(2)的侧壁上沿轴向开设有第二导向槽和第三导向槽，第二导钉(1301)穿过设在主镜筒(2)侧壁上的第二导向槽与第二曲线槽(902)相配合，第三导钉(1401)穿过设在主镜筒(2)侧壁上的第三导向槽与第三曲线槽相配合；后固定组(15)安装于主镜筒(2)的后端，成像组件(16)安装于后固定组(15)的后端。
2.如权利要求1所述一种连续变焦装置，其特征在于：所述第一套筒(1304)和第二套筒(1404)分别套设于相邻的两根导轨(12)上。
3.如权利要求1所述一种连续变焦装置，其特征在于：所述主镜筒(2)内开设有与导轨(12)数量相同、大小相适配的圆孔；导轨(12)的一端设有导轨压板(1201)，每根导轨(12)的另一端均设有导轨压圈(1202)；导轨(12)穿过所述圆孔，通过导轨压板(1201)和导轨压圈(1202)固定在主镜筒(2)内。
4.如权利要求1所述一种连续变焦装置，其特征在于：所述第一套筒(1304)内设有第一滑套(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭建伟，史魁，张志，高波，
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
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