CN105372782B - 一种直线驱动光学调焦装置 - Google Patents

Abstract

一种直线驱动光学调焦装置，属于光学调焦工艺技术领域，是涉及一种直线驱动光学调焦装置。本发明采用绝对式多圈编码器作为反馈元件，调焦精度得以提高，采用直线轴承和导轨作为直线导向，导向精度得以提高。本发明包括连接筒、步进电机、绝对式多圈编码器、调焦机构及左、右端盖，调焦机构由丝杠、调焦镜组、调焦镜座、第一导轨、第二导轨、调整压板及球头连杆组成，丝杠的一端与步进电机的输出轴同轴固定连接，丝杠的另一端与绝对式多圈编码器连接；调焦镜组同轴设置在调焦镜座的中心，调焦镜座具有第一、第二、第三支座；第二支座套装在第一导轨上；第三支座套装在第二导轨上。

Description

一种直线驱动光学调焦装置

技术领域

本发明属于光学调焦工艺技术领域，是涉及一种直线驱动光学调焦装置。

背景技术

光学***在实际工作过程中由于温度和观测距离等外界因素的变化会引起实际像面位置的变化，因此需要在工作时进行调焦。目前常用的调焦方式为手动调焦和自动调焦，手动调焦是通过设计、转动调焦环实现调焦，调焦环通过螺纹传动实现镜片的轴向移动，目测得到清晰成像；自动调焦则是通过镜筒内部的电机实现调焦，目前相机镜头上常用的是超声波马达，直接轴向驱动镜片作轴向移动，然后通过相位检测的方式来实现像面位置的确定。实际工作的自动调焦***，由于没有独立的超声波马达驱动器件，需要通过普通步进电机以及中间传动链的配合来实现调焦，调焦精度受到影响，而且自动调焦***的凸轮或者套筒结构对配合精度提出较高要求，温度变化对***的正常工作会产生影响，而现有的反馈元件（如电位器等）精度限制了调焦步长，因此现有的光学调焦机构需要进一步改善设计。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种直线驱动光学调焦装置，该调焦装置采用绝对式多圈编码器作为反馈元件，调焦精度得以提高，采用直线轴承和圆柱导轨作为直线导向，导向精度得以提高。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种直线驱动光学调焦装置，包括连接筒、步进电机、绝对式多圈编码器、调焦机构及左、右端盖，左、右端盖分别固定在连接筒的左、右端，调焦机构由丝杠、调焦镜组、调焦镜座、第一导轨、第二导轨、调整压板及球头连杆组成，丝杠的一端与步进电机的输出轴同轴固定连接，丝杠的另一端通过联轴节与绝对式多圈编码器连接；调焦镜组同轴设置在调焦镜座的中心，调焦镜座具有第一、第二、第三支座；消隙螺母通过螺纹套装在丝杠上，球头连杆与消隙螺母固定连接，调整压板固定在第一支座的侧部，第一支座的顶部与调整压板形成凹槽，球头连杆的球头设置在凹槽内、位于丝杠的上方；第二支座套装在第一导轨上，第一导轨的两端分别固定在左、右端盖上；第三支座套装在第二导轨上，第二导轨的两端分别固定在左、右端盖上。

所述的丝杠的中心、第一导轨的中心及第二导轨的中心均设置在以调焦镜座的中心为圆心的圆上，丝杠的中心与所述的圆心的连线、第一导轨的中心与所述的圆心的连线、第二导轨的中心与所述的圆心的连线相互成120°。

在所述的调焦镜座的中心设置有内孔，调焦镜组同轴设置于调焦镜座的内孔。

所述的调焦镜座的第二支座通过两个直线轴承套装在第一导轨上，在两个直线轴承的外侧设置有孔用挡圈，在两个直线轴承之间设置有轴承隔圈。

在所述的调焦镜座的第三支座上固定有防转限位块，在防转限位块上设置有长条孔，所述第二导轨穿过长条孔，长条孔的长度方向沿着调焦镜组的径向，长条孔的宽度与第二导轨的直径相同。

所述的绝对式多圈编码器固定设置在左端盖上，所述的步进电机固定设置在右端盖上，丝杠的左端穿过左端盖与绝对式多圈编码器连接，丝杠的左部与左端盖之间设置有深沟球轴承；丝杠的右端与步进电机的输出轴同轴固定连接。

所述的第一、第二导轨的横截面为圆形。

所述的丝杠采用精密丝杠。

本发明的有益效果：

本发明的直线驱动光学调焦装置, 由于采用绝对式多圈轴角编码器作为反馈元件，调焦精度得以提高，采用直线轴承和导轨作为直线导向，保证导向精度高，高低温引起的卡滞阻尼由于直线轴承的内部滚动摩擦得以缓解，消隙螺母与调焦镜座之间采用球头连杆连接保证了运动的自由度而防止产生额外的运动阻力矩，从而提高了电机的负载能力。

附图说明

图1为本发明的直线驱动光学调焦装置的结构示意图；

图2为图1的后视剖视图；

图3为图1的侧视剖视图；

图中，1—绝对式多圈编码器，2—联轴节，3—深沟球轴承，4—左端盖，5—连接筒，6—调整压板，7—球头连杆，8—调焦镜座，81—第一支座，82—第二支座，83—第三支座，84—凹槽，9—调焦镜组，10—消隙螺母，11—右端盖，12—步进电机，13—压钉，14—第一导轨，15—直线轴承，16—轴承隔圈，17—孔用挡圈，18—第二导轨；19—防转限位块，20—丝杠，21—长条孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1~图3所示，一种直线驱动光学调焦装置，包括连接筒5、步进电机12、绝对式多圈编码器1、调焦机构及左、右端盖，左、右端盖分别固定在连接筒5的左、右端，

调焦机构由丝杠20、调焦镜组9、调焦镜座8、第一导轨14、第二导轨18、调整压板6及球头连杆7组成，丝杠20的一端与步进电机12的输出轴同轴固定连接，丝杠20的另一端通过联轴节2与绝对式多圈编码器1连接；调焦镜组9同轴设置在调焦镜座8的中心，调焦镜座8具有第一、第二、第三支座；消隙螺母10通过螺纹套装在丝杠20上，球头连杆7与消隙螺母10固定连接，调整压板6固定在第一支座81的侧部，第一支座81的顶部与调整压板6形成凹槽84，球头连杆7的球头设置在凹槽84内、位于丝杠20的上方；第二支座82套装在第一导轨14上，第一导轨14的两端分别固定在左、右端盖上；第三支座83套装在第二导轨18上，第二导轨18的两端分别固定在左、右端盖上。

所述的丝杠20的中心、第一导轨14的中心及第二导轨18的中心均设置在以调焦镜座8的中心为圆心的圆上，丝杠20的中心与所述的圆心的连线、第一导轨14的中心与所述的圆心的连线、第二导轨18的中心与所述的圆心的连线相互成120°。

在所述的调焦镜座8的中心设置有内孔，调焦镜组9同轴设置于调焦镜座8的内孔，调焦镜组8与调焦镜座9之间通过轴孔配合保证径向位置、通过螺纹压圈压紧保证轴向位置。

所述的调焦镜座8的第二支座82通过两个直线轴承15套装在第一导轨14上，在两个直线轴承15的外侧设置有孔用挡圈17，在两个直线轴承15之间设置有轴承隔圈16。

在所述的调焦镜座8的第三支座83上固定有防转限位块19，在防转限位块19上设置有长条孔21，所述第二导轨18穿过长条孔21，长条孔21的长度方向沿着调焦镜组9的径向，以消除调焦镜组9的过定位，长条孔21的宽度与第二导轨18的直径相同，保证第三支座83不产生周向摆动，从而实现防转限位块19的防转功能。

所述的绝对式多圈编码器1固定设置在左端盖4上，所述的步进电机12固定设置在右端盖11上，丝杠20的左端穿过左端盖4与绝对式多圈编码器1连接，丝杠20的左部与左端盖4之间设置有深沟球轴承3；丝杠20的右端与步进电机12的输出轴同轴固定连接。

所述的第一、第二导轨的横截面为圆形。

所述的丝杠20采用精密丝杠。

所述的步进电机12的步长为0.0015mm，步距角为1.8°，脉冲频率为1000pps；所述的绝对式多圈编码器1的分辨率为2¹⁵位。

下面结合附图说明本实施例的具体工作过程。

如图1~图3所示，开启步进电机12，步进电机12开始旋转，同时驱动丝杠20同向转动，从而带动消隙螺母11沿丝杠20作直线运动，由于消隙螺母11与球头连杆7固定连接，则球头连杆7也沿丝杠20作直线运动，同时带动调焦镜座8沿丝杠20作直线运动；在此过程中，直线轴承15与第一导轨14起到直线导向作用，防转限位块19起到防止调焦镜座8沿周向摆动；

由于丝杠20左端通过联轴节2与绝对式多圈编码器1的输入轴相连，丝杠20的左部由深沟球轴承3作径向支撑，则绝对式多圈编码器1记录了丝杠20转动的角度，线性地对应于调焦镜组9的轴向位置，且断电后，绝对式多圈编码器1也能保留当前位置的记录，绝对式多圈编码器1的分辨率能够根据调焦精度要求进行调整。

通过检测像面的成像质量来确定理论像面的最终位置，对应绝对式多圈编码器1的位置信息为调焦理论位置。目标距离发生变化或者环境温度发生变化而引起调焦镜组9的焦距发生变化时，步进电机12在原有基础上增加或减少输入脉冲来改变步距角，从而使调焦镜组9发生前后移动以实现调焦，得到新的理论像面位置，绝对式多圈编码器1同时记录该位置作为新的调焦理论位置，从而实现不同条件下的光学调焦。

Claims (8)

1.一种直线驱动光学调焦装置，其特征在于，包括连接筒、步进电机、绝对式多圈编码器、调焦机构及左、右端盖，左、右端盖分别固定在连接筒的左、右端，调焦机构由丝杠、调焦镜组、调焦镜座、第一导轨、第二导轨、调整压板及球头连杆组成，丝杠的一端与步进电机的输出轴同轴固定连接，丝杠的另一端通过联轴节与绝对式多圈编码器连接；调焦镜组同轴设置在调焦镜座的中心，调焦镜座具有第一、第二、第三支座；消隙螺母通过螺纹套装在丝杠上，球头连杆与消隙螺母固定连接，调整压板固定在第一支座的侧部，第一支座的顶部与调整压板形成凹槽，球头连杆的球头设置在凹槽内、位于丝杠的上方；第二支座套装在第一导轨上，第一导轨的两端分别固定在左、右端盖上；第三支座套装在第二导轨上，第二导轨的两端分别固定在左、右端盖上。

2.根据权利要求1所述的直线驱动光学调焦装置，其特征在于所述的丝杠的中心、第一导轨的中心及第二导轨的中心均设置在以调焦镜座的中心为圆心的圆上，丝杠的中心与所述的圆心的连线、第一导轨的中心与所述的圆心的连线、第二导轨的中心与所述的圆心的连线相互成120°。

3.根据权利要求1所述的直线驱动光学调焦装置，其特征在于在所述的调焦镜座的中心设置有内孔，调焦镜组同轴设置于调焦镜座的内孔。

4.根据权利要求1所述的直线驱动光学调焦装置，其特征在于所述的调焦镜座的第二支座通过两个直线轴承套装在第一导轨上，在两个直线轴承的外侧设置有孔用挡圈，在两个直线轴承之间设置有轴承隔圈。

5.根据权利要求1所述的直线驱动光学调焦装置，其特征在于在所述的调焦镜座的第三支座上固定有防转限位块，在防转限位块上设置有长条孔，所述第二导轨穿过长条孔，长条孔的长度方向沿着调焦镜组的径向，长条孔的宽度与第二导轨的直径相同。

6.根据权利要求1所述的直线驱动光学调焦装置，其特征在于所述的绝对式多圈编码器固定设置在左端盖上，所述的步进电机固定设置在右端盖上，丝杠的左端穿过左端盖与绝对式多圈编码器连接，丝杠的左部与左端盖之间设置有深沟球轴承；丝杠的右端与步进电机的输出轴同轴固定连接。

7.根据权利要求1所述的直线驱动光学调焦装置，其特征在于所述的第一、第二导轨的横截面为圆形。

8.根据权利要求1所述的直线驱动光学调焦装置，其特征在于所述的丝杠采用精密丝杠。