CN1121272A - 电视摄象机的镜筒及所用的线性推进*** - Google Patents
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Abstract
一种线性推进***,包括:带电刷直流电机,与直流电机转轴构成一体的螺杆,及拧在螺杆上的螺母组件。该线性推进***进一步包括:装在直流电机转轴上的磁铁,该磁铁沿其圆周方向交替排布着N-极和S-极,及一个定位在该磁铁对面的磁阻效应传感器。用这种结构可以使能高精度低成本运行的线性推进***简单化和小型化。
Description
本发明涉及电视摄象机的镜筒,及所用的线性推进***。具体地讲,本发明涉及电视摄象机的镜筒,和用于变焦镜头推进机构或用于电视摄象机镜筒的线性推进***。
一般来讲,这种线性推进***采用带电刷的直流电动机或步进电动机作为其驱动力。
上述线性推进***中,有一种其动力源外部耦连着光学编码器的***,其目的是高精度地控制动力源的转动。
但是,这种类型的线性推进***遇到了如下问题:
对于如上所述用作动力源的有电刷直流电动机来说,***应该在保持直流电机高速旋转的同时采用传动机构降低其转速。
另外,在此***中,采用传动机构会引起后冲现象,这必然使推进的精度下降。在诸问题中这一问题比较严重。
而且当用直流电机作为***动力源,而其中对电机又用光学编码器进行控制时,就会遇到另一个问题,即:该编码器应安装在外部并必须使其高精度地定位在耦连部位上,这将提高部件及装配的费用。
而且,还有一个问题,小型直流电机的转矩不允许直接耦连外部光学编码器来控制电机。
另一方面,如果采用步进电机作动力源,则也有一些问题,其中之一是由于它的运行控制是开环的,故停止位置的精度较低。而且采用步进电机难以发现同步差错的发生,在某些情况下发生故障。尤其当步进电机做微小步进时,在一个完整的步进周期期间无法知道部件被推进的位置,所以难以实现精确定位。
为了解决上述问题,本发明的目的是提供一种电视摄象机镜筒,和一种线性推进***,从而能用比较低成本制出的小型简便的结构进行高精度的推进。
为了实现本发明的目的,线性推进***包括有动力源,与动力源转动轴成为一体的螺杆,拧在螺杆上的螺帽组件,而且还包含有一个装在动力源转轴上的磁铁,该磁铁沿圆周方向交替有磁化出来的N-极和S-极,而且磁阻效应传感器被固定在磁铁的对面。
在上述结构中,沿动力源转轴上安装的筒形、柱形、或圆盘形磁铁的圆周方向,N-极和S-极的磁场交替地分布。当这些磁场对位于磁铁对面的磁阻效应传感器发挥作用时,则能够检测出动力源的转动方向与速度。
因此,依据磁铁各个磁极的间距可以精确地检测出位置来。
本发明的上述目的,特征和优点将通过下面结合附图对本发明的详细说明而变得更清楚。其中,
图1是表示本发明线性推进***一个实施方案的侧视图;
图2是表示图1所示线性推进***转轴与磁铁的侧视图;
图3是一个表示图1所示线性推进***中磁铁与磁组效应传感器之间关系的局部放大透视图;
图4是一个表示各个磁极的磁通与磁阻效应传感器之间关系的示意图;
图5是一个表示图1所示线性推进***的磁阻效应传感器各种输出的曲线图;
图6是一个表示图1所示线性推进***的磁阻效应传感器图形结构的放大平面图;
图7是一个表示图6所示磁阻效应传感器等效电路的示意图;
图8是一个表示图6所示磁阻效应传感器电路结构的框图;
图9是一个表示根据图8所示计算器的计数实施控制的框图;
图10是本发明线性推进***另一实施方案的侧视图;
图11是一个表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁铁和磁阻效应传感器的装配结构实例示意图;
图12是一个表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁铁与磁阻效应传感器的装配结构实例示意图;
图13是一个表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁铁与磁阻效应传感器的装配结构实例示意图;
图14是一个表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁铁与磁阻效应传感器的装配结构实例示意图;
图15是一个表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁铁与磁阻效应传感器的装配结构实例示意图;
图16是一个表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁铁与磁阻应传感器的装配结构实例示意图;
图17是一个表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁铁与磁阻效应传感器的装配结构实例示意图;
图18是一个表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁场与磁阻效应传感器的装配结构实例示意图;
图19是一个表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁场与磁阻效应传感器的装配结构实例示意图;
图20A至20C是表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁场与磁阻效应传感器的间隙调节结构实例的示意图;
图21A至21C是表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁场与磁阻效应传感器间隙调节结构实例的整体示意图;
图22是表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁场与磁阻效应传感器间隙调节结构实例的示意图;
图23是表示本发明一个优选实施方案的线性推进***其磁场与磁阻效应传感器间隙调节结构实例的示意图;
图24是一个表示了包含有本发明线性推进***的电视摄象机镜筒用变焦镜头推进机构的一个实例解剖透视图。
在下文中,将参考图1至24详细说明本发明优选实施例。
下述实施方案是本发明一种具体的优选实例。因此,说明将在技术性描述方面受到各种限制。但是,本发明的范围不受那些实施方案的限制,除非下文说明书中另有特殊说明。
图1是一个表示本发明线性推进***一种实施方案的附图。
在图1中,线性推进***10具有一个带电刷直流电机11;一个与直流电机11的转轴11a配制在一起的螺杆12;一个拧在螺杆上的螺帽组件13;一个安装在直流电机11转轴11a上的磁铁14,且此磁铁有沿圆周方向交替分布的N-极和S-极;一个固定在磁铁14对面进行角度检测的磁阻效应传感器15;及一个用来测试螺帽组件13是否到达图1中螺杆12左端的端点传感器16。在此实施方案中,端点传感器16的输出,在螺母组件13靠上端点传感器16时被追踪。
带电刷的直流电机11其结构是已知的。当外加直流电流时,转轴11a被驱动而旋转。
螺杆12通过直接在图1转轴11a上车螺纹而获得。但也可以通过压配合、螺纹配合等方式把一个螺杆装到转轴11a上。
螺母组件13拧在螺杆12上,以使它能通过螺杆12的转动沿箭头所示的方向做直线运动。与此同时,螺母组件耦连着要被驱动的部件(未画出)。在此方法中,随着螺母组件13在箭头所示方向的直线运动,使被驱动的部件也在箭头所示的方向移动。这里,被驱动的部件是一个电视摄象机镜筒支承框架,一个支承聚焦透镜的框架,或者一个光学摄象头的支承框架。
磁铁14是一个与直流电机11转轴11a同轴装配的磁铁,如图2所示。磁铁通过注模法整体成形。
图1所示,磁铁14是圆盘形的,但它可以是柱形或桶形的。只要磁铁沿圆围方向分布着多个磁极,便可用于其他实施方案。
此外,磁铁14的N-极和S-极,如图3所示沿圆周方向交替分布。
磁阻效应传感器15在磁铁14径向外侧,面对着磁铁14圆周外表面而定位。这里,磁阻效应传感器15是所谓铁磁薄膜元件。这个传感器通过薄膜铁磁元件,如Ni,Fe,CoNi等阻值的变化来测量磁场的变化,而该阻值的变化是在磁场作用于该元件之上时产生的。这种元件通常用于检测磁带录象机主动轮电机等的角速度。
现在说明磁阻效应传感器15的工作原理。如图4上半部分所示,磁阻效应传感器15面对着磁铁放置,该磁铁有以λ的磁极宽度交替排列的N极和S极,以形成λ/2宽度的条纹结构。
该条纹结构的两端分别接上恒电压Vcc和地线GND,然后从A和B输出端得到条纹结构的中点电位Vs(见图6)。
如图4下半部分所示,当磁铁14沿箭头所示方向发生移动时,可以从磁阻效应传感器15获得一个周期正弦或准正弦波形的中点电位Vs,此中点电位Vs对应于与该传感器15与磁铁14相位位置关系相一致的以Vcc/2为中点的一个磁极宽度λ。
当磁阻效应传感器15有两个彼此错开λ/4的条纹图案时,则磁阻效应传感器15每个条纹图案的输出分别表示为正弦波和余弦波,如图5上半部分所示其中点都为Vcc/2。这些波形可以用下式(1)和(2)来表示:
A·Sinθ+VCC/2 …(1)
A·Cosθ+VCC/2 …(2)在此情况下,磁阻效应传感器15的结构如图6所示。
在图6中,磁阻效应传感器在Vcc边上和GND边上的条纹,相对于一个磁极宽度λ彼此分开λ/2,而同时两相邻图案彼此间隔λ/4。
对于这些条纹图案,可以给出如图7所示的磁阻效应传感器15的等效电路。电阻R1和R2,R3和R4分别有相同的阻值。
这些电阻R1和R2,R3和R4的阻值,在由于图4所示磁铁14位置的原因而引起有效磁场强度变化时,就会发生改变。其结果是,输出端A和B的输出分别变为与磁铁14的位置相对应的中点值为Vcc/2的A Sinθ和A Cosθ,如图5上部曲线所示。
另一方面,电阻R5和R6放置于无磁场作用的位置处。而且,输出端SO总是输出一个恒定电压Vcc/2,而与磁铁14的位置无关。
图8表示了图1所示线性推进***的电结构。
在图8中,线性推进***10包括:其反向输入端和同向输入端分别与磁阻效应传感器15输出端A和SO相连的第一比较器21;其反向输入端和同向输入端分别与磁阻效应传感器15输出端B和SO相连的第二比较器22;比较器21和22的输出端与其输入端相连的鉴相器23;接收端点传感器16输出信号的追踪检测器28;接收鉴相器23和追踪检测器28输出信号的升降计数器24;以及接收轨迹检测器28输出信号的寄存器24a。
随后,升降计数器24和寄存器24a输出的信号被送入CPU25,CPU25通过数模转换器26来控制驱动器27。
通过给磁铁14施加一定速度的转动,磁阻效应传感器15辨别出螺母组件13的运行方向与速度,而螺母的转动是由转轴11a的转动方向与速度来确定的。
比较器21和22分别把磁阻传感器15输出端A和B的sinθ和Cosθ,与输出端SO的Vcc/2作比较,并输出如图5中部和下部所示的数字信号输出值PA和PB。
鉴相器23根据比较器21和22输出的数字信号,检测出转轴11a的转动方向和信号前沿。如果在一个方向产生信号,升降计数器24输入一个升脉冲。而在另一方向产生信号时,就给升降计数器24中输入一个降脉冲。在这种情况下,升脉冲与数字信号PA或者PB同步。
升降计数器24通过对鉴相器23输出的升脉冲或降脉冲进行计数,来检测直流电机11转轴11a的角度。
CPU25根据升降计数器24输出的计数值,计算转轴11a的角度数据(现时值)。根据上述所得角度数据与为达到移动部件所需位置转轴11a应转的角度(目标值)之差,CPU给出一个驱动指令值。
在这种情况下,CPU25根据图9所示升降计数器24的计数值,把被移动部件所要达到的位置(目标值)与外位置环路中的现时位置(现时值)作比较,并通过用该差值乘以位置比例增益Kp来完成比较控制。
而且,CUU25从内速度环路计数值的差分数据中获取速度值,并将速度数据与位置环路所得结果作比较,从而根据比较所得差值进行比例差分控制。
由此,CPU25借助于数模转换器26把比例控制和比例差分控制的结果转换成模拟信号,并将其输出到驱动器27。驱动器27把模拟信号存储在缓冲存储器中,并为电机11提供电流。
于是,在图9中,用下述公式(3)做出计算,其中位置比例增益为Kp;速度差分增益为K1;速度比例增益为K2;拉普拉斯算符为S;电机转矩常数为Rt;电机惯量为j,速度项为D。
K1/S+K2 …(3)于是,受其驱动器27控制的直流电机11可以有:
Kt/(Js+D) …(4)而移动之后的计数值可由下式得到,
1/S …(5)
轨迹检测器28在检测出端点传感器16输出的踪迹信号时,输出一个信号。借助这个输出信号,来确认升降计数器24的计数值,以给出其绝对位置。然后,用寄存器24a使CPU25初始化。
本实施方案的线性推进***10有如上所述结构,而且直流电机11经由数模转换器26受驱动器27的驱动控制而转动。
由此,转轴11a转动,致使拧在转轴11a螺杆12上的螺母组件13可以沿着转轴11a的轴向移动。
图10表示了本发明线性推进***的第二实施方案。
在图10中,线性推进***40包括:一个作为其动力源的步进电机41,一个与步进电机41的转轴41a构成一体的螺杆42;一个拧在螺杆42上的螺母43;一个装在步进电机41转轴41a上的磁铁44,该磁铁沿圆周方向交替地分布有N-极和S-极;一个检测角度用的定位于磁铁44对面的磁阻效应传感器45;一个置在与步进电机41相反一端的螺杆端部附近的端点传感器46,该传感器用于检测螺母组件43是否到达了图10中螺杆左端部分。
步进电机41有如下结构:
如图10中,步进电机41的支承架56沿电机转轴的轴向延伸。其沿轴向的截面有象图10所示开口向上框架的形状。在支承架56的一个端部,固定着一个壳件51。
在壳件51中,装有圆柱形芯组件(定子)52。芯组件52由被树脂铸塑成一体的4组齿状铁心构成。在芯组件52上,可绕两组线圈53a和53b。在其***四周覆盖着壳件51。
而且在该芯组件52的内侧安装着由固定在转轴41a上磁铁54构成的转子55。在磁铁54的周围,存在着一个磁铁与芯组件52内圆周表面之间的给定缝隙G。因此,利用顺序地改变流过线圈53a和53b中的电流所产生的旋转磁场使转轴41a发生转动。
除了动力源11在本实施方案中采用步进电机之外,本实施方案的结构与第一实施方案的是相同的。但是,由于步进电机的开环控制,则图8所示电路中的直流电机的数模转换器26变成了预驱动器,从而把推进指令作为一个微小步进的信号从CPU输送到驱动器。
现在参考表示了主要部分各种变化的图11到图23,来说明用步进电机作为动力源的线性推进***各种类型。
图11表示的线性推进***60是磁铁67安装在电机转轴61一端的一种结构,该转轴在支承架63内延伸。在图11的实例中,磁铁67位于支承架63内螺杆62和电机壳64之间。
磁阻效应传感器65通过装配组件66固定在支承架63内,而且也是面对着磁铁67定位。
因此,如果支承架63预先恰当地设计,则可以利用合成树脂构成的塑造件使支承架63的中心相对于转轴61的纵向和轴心0精确定位。
因此,只要磁阻效应传感器65如图11采用,有一给定厚度的装配组件66固定到支承架63上,则在磁铁67环形磁化表面与磁阻效应传感器67之间就可以有一个适当缝隙。
因此,可以根据磁铁的磁化状况,把磁阻效应传感器65方便地安置在磁铁能产生适当磁通量密度的位置处。
图12所示的线性推进***70有这样的结构:支承架73有更大的尺寸,步进电机的电机壳74被装在该支承架之内。在此线性推进***70中,磁阻效应传感器75也是通过装配组件76装到支承架73内的。
而且,如图11所示的情况,磁阻效应传感器75可以和标准的支承架73固定在一起,使其可以适当地确定磁铁67与传感器之间的距离。
图13所示的线性推进***80是这样的:磁铁87固定在支承架83内不同于图11所示情形的转轴81另一端部的位置上。
其结果是,只要磁阻效应传感器85如图13所示固定在支承架83内面对该磁铁87的位置上,就可以得到与图11所示情形相同的效果。
对于这种线性推进***来讲,在装配时,必须从图13中的左端***转轴并穿过支承架进入电机壳内。但对图11至13所述的线性推进***来讲,磁铁都位于电机壳的左边。所以在装配转轴时,转轴***支承架的同时要让磁铁保持在规定的位置上,而磁铁应位于让转轴穿过之后能穿过电机壳的位置,以完成装配过程。
这里,图14和图15中,磁铁97和117都分别装配和固定在转轴91和111的前端一侧。由此,每个转轴91和111可以先穿过支承架93和113及电机壳94和114,再最后穿过磁铁97和117。这种结构便于装配。
在这种情况下,图14和15所示的线性推进***的支承架93和113其中间部分都是弯折出来的。对于这些线性推进***90和110来讲,磁阻效应传感器95和115如图14和15所示与图11的情形一样,被固定在支承架上与容纳磁铁97和117的位置相应之处。因此可以获得与图11所示线性推进***60相同的效果。
在图16中,磁铁127固定在线性推进***120转轴121的左端。因此,与图14和图15所示的情形一样,使装配变得容易了。对于图17的线性推进***130来讲,磁铁固定在转轴131的右端。于是,可以获得与图16所示线性推进***120相同的效果。
在图16所示的情形中,磁阻效应传感器125以这样方式来固定,即:有拐角截面形状的固定组件128设置在支承架123上,而装配组件126固定于其上,然后用装配组件126固定传感器。
在图17所示的情形中,磁阻效应传感器135以这样一种方式固定,即;有L形截面的固定组件138设置在电机壳134上,而装配组件136固定于其上,然后用该装配组件136固定传感器。
图18表示了线性推进***的另一种变型。
在图18中,线性推进***140由下述结构组成:设置一个支承架143,螺杆142端部与电机壳144端部相分离,转轴141的前端用焊接等方法在连接部分141b处耦接。如此方式,可以适当选择有不同螺距的螺杆142,并将其固定到电机主体一端。这种结构有极好的适应性。
在这种情形中,磁阻效应传感器145以如下方式固定,装配组件146设置在固定于电机壳144上的固定组件148上,然后传感器固定到装配组件146上。
对于图19所示的线性推进***150来讲,螺杆152,支承架153,和电机壳154都设置在图19中的左侧。通过一个连接部分151b,另一转轴151a与转轴151的前端相连接。磁铁157固定在该转轴151a上。这个转轴151a***到一个独立设置的固定组件158中。在此固定组件158的下表面上,通过一装配组件156把磁阻效应传感器155固定在磁铁157对面。
对于线性推进***150来讲,也可以象图18所示的情形一样,把另一种磁铁与有不同尺寸的其他部件适当组合。这种结构也有极广的适应性。
因此,图11至图19所示线性推进***的转轴可以在其局部长度上车出螺纹,以为其制出螺杆。当然,也可以在其整个长度上车出其螺杆。
图20A到20C表示了一种磁阻效应传感器与磁铁间缝隙调节所需结构的实例。
图20A是其主要部件的前视图,图20B是其底视图。图20C是一个侧视图。这种缝隙调节结构可适用于图14所示磁阻效应传感器的装配结构。图20A和图20C表示出从图14倒转方向来看的元件情况,目的是便于说明。
在图20A和图20C中,装配组件161包括固定在支承架93上的水平部分161a,从水平部分161a的一端垂直延伸的垂直部分161b。磁阻效应传感器95固定在垂直部分161b面对磁铁97的一侧表面上。在水平部分161a的底面上有一突起163,它被***到支承架93上预先形成装配孔中。在水平部分161a与突起163相反一侧的端部上,如图20B所示设置有基本上呈R形的长孔164。这种结构可以使支承架93上表面上的突起93a与长孔164配合。
用这种结构,通过使突起93a在长孔164中作相对移动,而让装配组件96沿箭头所示方向绕突起163转动。由此,固定在装配组件96上的磁阻效应传感器95可以靠近或远离磁铁97。于是可以调节磁阻效应传感器95和磁铁97之间的缝隙,以便在选择好有适合的磁通量密度的位置之后,可以把装配组件96的水平部分161a用粘接等方法固定在支承架93上。
图21表示了磁阻效应传感器与磁铁间缝隙调节结构的另一实例。在此例中,磁铁97与磁阻效应传感器95的取向不同于图20中所示的情形,但其他所有部件都与图20中的相同。
图22表示了磁阻效应传感器与磁铁间缝隙调节结构的另一实例。
图22表示了图11所示支承架63与磁阻效应传感器65固定在一起时的主要部件。装配组件66可包括第一装配组件66a和第二装配组件66b。第一装配组件66a的上表面被制成一种斜表面66c,且在此斜表面66c上固定着第二装配组件66b。磁阻效应传感器65固定在此第二装配组件66b上。
当第二装配组件66b沿箭头所示方向在斜面66c上移动时,磁阻效应传感器65和磁铁67之间的缝隙会因此而缩小或加宽。由此,面对着磁铁67的磁阻效应传感器65可以定位在磁铁67磁通量密度适当的位置上,从而能将第二装配组件66b用粘合等方法固定在第一组件66a上。
图23表示了图10所示步进电机的主要部件,其中磁铁的成形方法有所不同。
在此实施方案中,转子磁铁245和位移检测磁铁244构成一体。换句话说,在沿其圆周方向上交替分布有N-极和S-极的转子磁铁245上分布着线圈53a和53b。位移检测磁铁244与转子磁铁245构成一体,是其越过收缩部分242继续延伸的部分。位移检测磁铁244的直径比转子磁铁的要大。位移检测磁铁244沿圆周方向有交替分布的N-极和S-极,其间隔不同于转子磁铁245交替磁极的间距。
因此,对于本实施方案来讲,可以把转子磁铁245和位移检测磁铁244装配起来,并同时把它们固定到转轴241a上,这样便于装配。而且,由于转子磁铁245和位移检测磁铁244之间的收缩部分242的存在,即使其磁场分布不相同,这两个磁铁的不同磁场也不会互相影响。
图24是一个分解的透视图,它表示了用本实施方案线性推进***作其变焦物镜推进***的电视摄象机中所用的镜筒。
在图24中,电视摄象机用的镜筒30,依次包括:支承透镜片的物镜框架31;第二镜框架32;光阑架33,第三镜框架34;第四镜框架35;和装有这些镜片架和光阑架的框架36。
物镜框架31与第二镜框架32,光阑架33,第三镜框架34,及第四镜框架35一起构成了一个透镜组。第四镜框架35有一个活动线圈35a,此线圈***到磁铁35b之中,使该磁铁环绕在其周围。当此活动线圈被激励时,活动线圈35a和磁铁35b共同起一个所谓直线电机的作用,以使其整体沿光轴方向移动。
而且,第二镜框32被线性推进***37支承,该镜框在光轴方向上相对于物镜框31是可移动的,而推进***37有与图1或图10所示线性推进***相同方式配置的磁阻效应传感器。在此情况下,磁阻效应传感器37a用框架36固定,与此同时,该线性推进***37的螺母组件37a与第二镜框32耦连。
由此,当激励线性推进***37的动力源时,第二镜框32可以相对于物镜31,第三镜框34和第四镜框35发生移动。
根据上述电视摄象机的镜筒,物镜框31,第二镜框32,第三镜框34,及第四镜框35可通过适当激励活动线圈35a整体地沿光轴移动,以进行聚焦动作。而且,通过适当激励线性推进***37的动力源,使第二镜框32可相对于物镜框31,第三镜框34,和第四透框35进行移动,以实现变焦。
在采用直流电机作其动力源的线性进***37中,每个λ可以从磁阻效应传感器输出4个脉冲,其中直流电机的直径为10mmΦ;磁阻效应传感器所用磁铁直径为8mmΦ;磁化间隙λ为200μm;螺杆螺距为0.5mm。于是,根据下式(6),每个脉冲的位置分辨率可以为1μm:
每个脉冲的分辨率=500/(8,000×π/200)=1μm相反地,如果线性推进***采用与现有技术相同的步进电机而不带磁阻效应传感器,则10个齿转的输出将有20个脉冲。每个脉冲的分辨率为25μm。与现有技术所用步进电机比较,采用本发明线性推进***可以提高分辨率25倍。因此可以高精度地完成推进。
由此,第二镜框32移动的分辨率在用线性推进***37进行变焦时要提高一个数量级。从而可以改变聚焦性能。
根据上述实施方案,通过在固定于动力源上的圆柱形。圆筒形或圆盘形磁铁周边上交替地排列N-极和S-极磁场,使该磁场作用在面对着磁铁的磁阻效应传感器,可以高精度地检测出动力源的转动方向与速度。从而可以高精度地把螺母组件移动到所需位置处。
而且,通过一个由固定于动力源转轴上的磁铁;定位于磁铁对面的磁阻效应传感器;一个用于处理该磁阻效应传感器输出信号的处理器所构成的简单结构,就可以测出转轴的转动方向与速度。而且,可降低部件和装配成本。同时,该结构还可以做得更小。
但是,如果磁阻效应传感器有一个能产生出一个正弦或准正弦周期输出信号和磁铁一个N-极或S-极宽度内中点电位的条纹结构的话,则通过计算磁阻效应传感器输出信号与中点电位之差,可很容易地对动力源的转动进行检测。
如果磁阻效应传感器有两种条纹结构,并彼此错开磁铁一个N-极或S-极宽度的1/4,则可很容易地辨别出动力源转轴转动的方向。
而且,如果有一个用于比较磁阻效应传感器输出值与中点电位的比较器,和一个用于检测动力源转动方向与角度的控制器,则可以很容易地测出动力源的转动,并通过检测该比较器输出信号脉冲的边缘实现动力源的驱动控制。
在用于有镜头推进机构的电视摄象机的镜筒中,如果前述线性推进***被用作镜头推进机构的话,就可以高精度低成本地进行高速推进。
在有镜头变焦推进机构和镜头聚焦机构电视摄象机所用的镜头中,若采用前述线性推进***作镜头变焦推进***,则可以低成本高精度地进行快速变焦。
因此,根据上述实施方案,也可以把这种线性推进***运用到聚焦推进机构中。这样,可以同时改善聚焦的速度与性能。
而且,在图24所示的实施方案中,也可以用直线电机作为变焦电机。因此,与使用步进电机的现有技术比,如果用本发明的线性推进***进行变焦,则可以提高速度近10倍。
在上述实施方案中,已说明了本发明的线性推进***用于电视摄象机镜筒上的情况,但本发明不仅限于此。可以把本发明的线性推进***当作光检测***中光学传感器的轴推进机构,该光检测***的光学传感器借助于轴推进机构,可以沿光盘的径向移动。在这种情况下,光学传感器可以高精度高速地靠近光盘上的所需位置。而且,在成本较低的条件下,可大大缩短靠近时间,同时使该***变得更小。
此外,本发明的线性推进***也适用于打印头推进机构。在此情况下,打印头可以高速度高精度地移动,从而提高打印速度和精度。
如上所述,根据本发明,可以提供一种结构简单的小型线性推进***,它可以低成本高速度地进行高精度推进。
Claims (5)
1.一种线性推进***,包括动力源,一个与所述动力源转轴构成一体的螺杆,以及拧在所述螺杆上的螺母组件,且包括:
一个圆柱形,圆筒形,或圆盘形的,装配在所述动力源转轴上的,且沿圆周方向有交替分布的N-极和S-极的磁铁;
一个固定在所述磁铁对面的磁阻效应传感器,它有一个条纹结构,该条纹结构能在一个N-极或S-极的宽度内产生一个周期的准正弦波和准余弦波形成的输出信号和中点电位;
一个用于比较磁阻效应传感器输出信号和中点电位的比较器;及
一个用于根据所述比较器的输出信号检测所述动力源转动方向和角度的控制器。
2.一种用线性推进***作为镜头推进机构的电视摄象机镜筒,包括有动力源,与所述动力源转轴构成一体的螺杆,和拧在所述螺杆上的螺母组件,它还包括:
沿圆周方向交替分布有N极和S极并固定在所述动力源转轴上的磁铁;以及
固定在所述磁铁对面的磁阻效应传感器。
3.一种有变焦透镜推进机构和聚焦透镜推进机构的电视摄象机镜筒,其中采用一个线性推进***作为其所述变焦透镜推进机构,它包括:动力源,与所述动力源转轴构成一体的螺杆,和拧在所述螺杆上的螺母,
所述的线性推进***包括:
一个沿圆周方向交替分布有N-极和S-极的圆柱形、圆筒形或圆盘形磁铁,且它被固定在所述动力源的转轴上;
一个固定在所述磁铁对面的磁阻效应传感器,它具有能在一个N-极或S-极的宽度内产生一个周期的准正弦和准余弦波形成的输出信号和中点电位;
用于比较所述磁阻效应传感器的输出信号与中点电位的比较器;以及
一个根据所述比较器输出信号来检测所述动力源转动方向与角度的控制器。
4.根据权利要求3的电视摄象机镜筒,其中所述的动力源是一直流电机。
5.根据权利要求3的电视摄象机镜筒,其中所述的动力源是一个步进电机。
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