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CN109991713A - 分体式三自由度微透镜阵列支架 - Google Patents

分体式三自由度微透镜阵列支架 Download PDF

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CN109991713A
CN109991713A CN201910273433.7A CN201910273433A CN109991713A CN 109991713 A CN109991713 A CN 109991713A CN 201910273433 A CN201910273433 A CN 201910273433A CN 109991713 A CN109991713 A CN 109991713A
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马浩鑫
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Abstract

一种光场成像技术领域的分体式三自由度微透镜阵列支架，包括：两片相同的支架主体部分，用于支撑的三根螺钉，以及用于精密调节支架位置的三根滚珠丝杠，支架主体部分由微透镜槽、透光孔、支撑翼、沉头孔组、通孔组构成。本发明提供的微透镜阵列支架在达到或优于现有类似设计的基础上，通过对支撑方式和位置调节方法的进一步提升改进，以解决在精密仿生复眼相机微小空间内的精确定位和固定。

Description

分体式三自由度微透镜阵列支架
技术领域
本发明涉及的是一种光场成像技术领域的微透镜阵列支架，特别是一种可以实现微小空间内的精确定位和固定的分体式三自由度微透镜阵列支架。
背景技术
在光场成像技术中，采用仿生复眼相机对物体进行拍摄，可得到物体的多视角图像，可等价于在同一时刻从不同位置对被摄物体进行拍照所得的结果。
目前部分技术在设计仿生复眼相机时，采用微透镜阵列型仿生复眼相机，在相机的主透镜和感光元件之间加装一个由许多微小的透镜按一定规律排列组成的微透镜阵列，从而实现仿生复眼相机的封装。
但在封装微透镜阵列时，需要保证微透镜阵列的位置精确地定位到设计位置，保证与主透镜和感光元件之间的距离，且固定在设计位置不动。因此，需要设计一个微透镜阵列支架，在保证精确定位、调整及固定微透镜阵列的同时，确保装配的安全性，调整的便利性及固定的稳定性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种分体式三自由度微透镜阵列支架，通过对支撑方式和位置调节方法的进一步提升改进，可以解决在精密仿生复眼相机微小空间内的精确定位和固定。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括两片相同的支架主体部分，用于支撑的三根螺钉，以及用于精密调节支架位置的三根滚珠丝杠，支架主体部分由微透镜槽、透光孔、支撑翼、沉头孔组、通孔组构成；
微透镜槽在两片支架主体部分中各有一个，平面尺寸与微透镜阵列平面尺寸相同，平面形状与微透镜阵列平面形状相同，深度为微透镜阵列厚度一半的凹槽，用于放置微透镜阵列；
透光孔在两片支架主体部分的微透镜槽中各有一个，平面尺寸与相机感光元件平面尺寸相同，平面形状与相机感光元件平面形状相同的通孔，用于使光线通过微透镜阵列的折射而在相机感光元件上成像；
支撑翼在两片支架主体部分各自的两端各有一个，为突出的矩形凸台，凸台上打孔，用于与螺钉、滚珠丝杠、螺母配合，实现支架的定位和调节；
沉头孔组在两片支架主体部分中各有一组，由三个呈三角形分布在支架主体部分左右两端的支撑翼上的沉头孔组成，其通孔孔径及沉头部分孔径根据所配合的元件不同而有不同的尺寸；对于与滚珠丝杠配合的沉头孔组，其通孔孔径与所采用的滚珠丝杠直径相同，其沉头部分孔径与滚珠丝杠上的螺母直径相同，用于放置滚珠丝杠及螺母；对于与螺钉配合的沉头孔组，其通孔孔径与所采用的螺钉直径相同，其沉头部分孔径与螺钉头部直径相同，用于放置螺钉；
通孔组在两片支架主体部分中各有一组，由三个呈三角形分布在主体部分左右两端的支撑翼上的通孔组成的通孔组，其通孔孔径及沉头部分孔径根据所配合的元件不同而有不同的尺寸；对于与滚珠丝杠配合的通孔组，其通孔孔径与所采用的滚珠丝杠直径相同，其沉头部分孔径与滚珠丝杠上的螺母直径相同，用于放置滚珠丝杠及螺母；对于与螺钉配合的通孔组，其通孔孔径与所采用的螺钉直径相同，其沉头部分孔径与螺钉头部直径相同，用于放置螺钉。
进一步地，在本发明中，其中一片的通孔孔径应与另一片的沉头孔的通孔部分孔径相同；其中一片的沉头孔组与另一片的通孔组用于与滚珠丝杠及其螺母配合，其余的通孔组与沉头孔组用于与螺钉配合。
更进一步地，在本发明中，两片支架主体部分在装配时应采取使微透镜槽相对的方向装配，从而使微透镜阵列可以固定在微透镜槽中；三根滚珠丝杠在安装时应取相同的方向，三根螺钉在安装时应取相同的方向，滚珠丝杠的方向与螺钉的方向应相反。
更进一步地，在本发明中，所有组成部分的参数，包括但不限于微透镜槽的具体位置、平面尺寸、形状及深度，透光孔的具体位置、平面尺寸及形状，支撑翼的具体位置、尺寸、形状及厚度，沉头孔组的具体位置及参数，通孔组的具体位置及参数，螺钉的参数，滚珠丝杠的参数，均应根据所采用的相机、微透镜阵列、螺钉、滚珠丝杠各元器件的具体情况来确定。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的微透镜阵列支架在达到或优于现有技术的基础上，通过进一步提升改进，在保证精确定位、调整及固定微透镜阵列的同时，通过两片主体部分的分体式设计确保装配的安全性及调整的便利性，通过滚珠丝杠的自锁保证固定的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例所述主体部分的一个示例的俯视图；
图2为本发明实施例所述主体部分的一个示例的主视图；
图3为本发明实施例所述主体部分的一个示例的左视图；
图4为本发明实施例所述两个主体部分按所述方法装配后的一个示例的俯视图；
图5为本发明实施例所述两个主体部分按所述方法装配后的一个示例的主视图；
图6为本发明实施例所述两个主体部分按所述方法装配后的一个示例的左视图；
图7为本发明实施例所述的两个主体部分及滚珠丝杠、螺钉按所述方法装配后的一个示例的俯视图；
图8为本发明实施例所述的两个主体部分及滚珠丝杠、螺钉按所述方法装配后的一个示例的主视图；
图9为本发明实施例所述的两个主体部分及滚珠丝杠、螺钉按所述方法装配后的一个示例的左视图；
附图中的标号分别为：1、微透镜槽，2、透光孔，3、支撑翼，4、沉头孔组，5、通孔组，6、支架主体部分，7、螺钉，8、滚珠丝杠及螺母。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
在本发明的描述中需要理解的是，术语“上”“下”“左”“右”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位和位置关系，仅仅是为了方便描述本发明的结构和操作方式，而不是指示或者暗示所指的部分必须具有特定的方位、以特定的方位操作，因而不能理解为对本发明的限制。
实施例
如图1至图9所示，本发明包括两片相同的支架主体部分6，用于支撑的三根螺钉7，以及用于精密调节支架位置的三根滚珠丝杠8，支架主体部分6由微透镜槽1、透光孔2、支撑翼3、沉头孔组4、通孔组5构成；微透镜槽1在两片支架主体部分6中各有一个，平面尺寸与微透镜阵列平面尺寸相同，平面形状与微透镜阵列平面形状相同，深度为微透镜阵列厚度一半的凹槽，用于放置微透镜阵列；透光孔2在两片支架主体部分6的微透镜槽1中各有一个，平面尺寸与相机感光元件平面尺寸相同，平面形状与相机感光元件平面形状相同的通孔，用于使光线通过微透镜阵列的折射而在相机感光元件上成像；支撑翼3在两片支架主体部分6各自的两端各有一个，为突出的矩形凸台，凸台上打孔，用于与螺钉7、滚珠丝杠8、螺母配合，实现支架的定位和调节；沉头孔组4在两片支架主体部分6中各有一组，由三个呈三角形分布在支架主体部分6左右两端的支撑翼上的沉头孔组成，其通孔孔径及沉头部分孔径根据所配合的元件不同而有不同的尺寸；对于与滚珠丝杠8配合的沉头孔组4，其通孔孔径与所采用的滚珠丝杠8直径相同，其沉头部分孔径与滚珠丝杠8上的螺母直径相同，用于放置滚珠丝杠8及螺母；对于与螺钉7配合的沉头孔组4，其通孔孔径与所采用的螺钉7直径相同，其沉头部分孔径与螺钉7头部直径相同，用于放置螺钉7；通孔组5在两片支架主体部分6中各有一组，由三个呈三角形分布在主体部分左右两端的支撑翼上的通孔组成的通孔组，其通孔孔径及沉头部分孔径根据所配合的元件不同而有不同的尺寸；对于与滚珠丝杠8配合的通孔组5，其通孔孔径与所采用的滚珠丝杠8直径相同，其沉头部分孔径与滚珠丝杠8上的螺母直径相同，用于放置滚珠丝杠8及螺母；对于与螺钉7配合的通孔组5，其通孔孔径与所采用的螺钉7直径相同，其沉头部分孔径与螺钉7头部直径相同，用于放置螺钉7。
在实际使用时，分为如下几个步骤：
步骤101：根据所采用的微透镜阵列及相机主透镜、感光元件等各相关元件的尺寸，按照所述设计加工出所需的两片支架主体部分6、螺钉7及滚珠丝杠8和螺母；
步骤102：按照步骤101中所加工出的滚珠丝杠8及螺钉的尺寸，在相机上打孔和/或槽，用于固定滚珠丝杠8及螺钉7；
步骤103：将两片支架主体部分6的微透镜槽1相对，并将微透镜阵列放置于微透镜槽1中；
步骤104：将滚珠丝杠8安装在相机上：
步骤105：将步骤103所得到的已经放置好微透镜阵列的两片支架主体部分6安装在步骤104得到的已经安装在相机上的滚珠丝杠8上，保证滚珠丝杠8的每一个螺母均放置在沉头孔组的一个沉头孔中；
步骤106：在步骤105的基础上，调节滚珠丝杠8上的螺母的位置，保证微透镜阵列的位置和姿态达到仿生复眼相机设计要求；
步骤107：在步骤106的基础上，通过另外的沉头孔组4安装螺钉7，从而固定微透镜阵列。
下面结合一个具体实施例对本发明的优选例进行说明。
在实际封装过程中，采用了一个由变焦镜头，23.45mm*12.34mm CCD传感器和25.45mm*14.34mm高精度微透镜阵列组成的仿生复眼相机，其微透镜阵列要安装在CCD传感器与变焦镜头中间，要求微透镜阵列距离CCD传感器2mm且与CCD传感器平行。
步骤一：依据前述步骤101至步骤102加工支架的各组成成分及相机的相关部件。
步骤二：依据前述步骤103至步骤105安装微透镜阵列，分体式三自由度微透镜阵列支架主体部分6、滚珠丝杠8及螺母。
步骤三：在步骤二的基础上调节三根滚珠丝杠8，保证微透镜阵列在变焦镜头与CCD传感器之间，且平行于CCD传感器，同时距离CCD传感器2mm。
步骤四：在步骤三的基础上，通过沉头孔4组安装螺钉7，实现对微透镜阵列的固定。
可见，本发明的发明构思完全不同于现有的设计，直接将微透镜阵列嵌在两片支架主体部分6中间，通过滚珠丝杠8调节微透镜阵列及支架的位置和姿态，利用螺钉7和滚珠丝杠8实现对微透镜阵列及支架的固定和支撑。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为实物、计算机辅助设计(CAD)三维模型、或工程图。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的实物、计算机辅助设计(CAD)模型、和产品的三视图来描述的。应理解可加工、装配的三视图中的每一组成部件的结合。可提供这些实物、计算机辅助设计(CAD)模型、和产品的三视图到各种加工设备以产生一个产品，使得经过加工、装配后产生用于在封装仿生复眼相机时实现本发明中指定的功能的装置。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种分体式三自由度微透镜阵列支架，包括两片相同的支架主体部分(6)，用于支撑的三根螺钉(7)，以及用于精密调节支架位置的三根滚珠丝杠(8)，其特征在于支架主体部分(6)由微透镜槽(1)、透光孔(2)、支撑翼(3)、沉头孔组(4)、通孔组(5)构成；
微透镜槽(1)在两片支架主体部分(6)中各有一个，平面尺寸与微透镜阵列平面尺寸相同，平面形状与微透镜阵列平面形状相同，深度为微透镜阵列厚度一半的凹槽，用于放置微透镜阵列；
透光孔(2)在两片支架主体部分(6)的微透镜槽(1)中各有一个，平面尺寸与相机感光元件平面尺寸相同，平面形状与相机感光元件平面形状相同的通孔，用于使光线通过微透镜阵列的折射而在相机感光元件上成像；
支撑翼(3)在两片支架主体部分(6)各自的两端各有一个，为突出的矩形凸台，凸台上打孔，用于与螺钉(7)、滚珠丝杠(8)、螺母配合，实现支架的定位和调节；
沉头孔组(4)在两片支架主体部分(6)中各有一组，由三个呈三角形分布在支架主体部分(6)左右两端的支撑翼上的沉头孔组成，其通孔孔径及沉头部分孔径根据所配合的元件不同而有不同的尺寸；对于与滚珠丝杠(8)配合的沉头孔组(4)，其通孔孔径与所采用的滚珠丝杠(8)直径相同，其沉头部分孔径与滚珠丝杠(8)上的螺母直径相同，用于放置滚珠丝杠(8)及螺母；对于与螺钉(7)配合的沉头孔组(4)，其通孔孔径与所采用的螺钉(7)直径相同，其沉头部分孔径与螺钉(7)头部直径相同，用于放置螺钉(7)；
通孔组(5)在两片支架主体部分(6)中各有一组，由三个呈三角形分布在主体部分左右两端的支撑翼上的通孔组成的通孔组，其通孔孔径及沉头部分孔径根据所配合的元件不同而有不同的尺寸；对于与滚珠丝杠(8)配合的通孔组(5)，其通孔孔径与所采用的滚珠丝杠(8)直径相同，其沉头部分孔径与滚珠丝杠(8)上的螺母直径相同，用于放置滚珠丝杠(8)及螺母；对于与螺钉(7)配合的通孔组(5)，其通孔孔径与所采用的螺钉(7)直径相同，其沉头部分孔径与螺钉(7)头部直径相同，用于放置螺钉(7)。
2.根据权利要求1所述的分体式三自由度微透镜阵列支架，其特征在于其中一片的通孔孔径应与另一片的沉头孔的通孔部分孔径相同；其中一片的沉头孔组(4)与另一片的通孔组(5)用于与滚珠丝杠(8)及其螺母配合，其余的通孔组(5)与沉头孔组(4)用于与螺钉配合。
3.根据权利要求2所述的分体式三自由度微透镜阵列支架，其特征在于所述的两片支架主体部分(6)在装配时应采取使微透镜槽(1)相对的方向装配，从而使微透镜阵列可以固定在微透镜槽(1)中；三根滚珠丝杠(8)在安装时应取相同的方向，三根螺钉(7)在安装时应取相同的方向，滚珠丝杠(8)的方向与螺钉(7)的方向应相反。
4.根据权利要求3所述的分体式三自由度微透镜阵列支架，其特征在于所有组成部分的参数，包括但不限于微透镜槽(1)的具体位置、平面尺寸、形状及深度，透光孔(2)的具体位置、平面尺寸及形状，支撑翼(3)的具体位置、尺寸、形状及厚度，沉头(4)孔组的具体位置及参数，通孔组(5)的具体位置及参数，螺钉(7)的参数，滚珠丝杠(8)的参数，均应根据所采用的相机、微透镜阵列、螺钉(7)、滚珠丝杠(8)各元器件的具体情况来确定。
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