CN110286460A - 一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构。包括主支架、滑杆、光学滑动组件、单边定位曲线套筒、半柔性销钉组件和锁定压圈。光学滑动组件通过滑杆与主支架连接，滑杆固定于主支架，光学滑动组件沿滑杆相对主支架做无旋转的直线运动；单边定位曲线套筒通过锁定压圈与主支架同轴连接，单边定位曲线套筒能够相对于主支架沿中轴线旋转；半柔性销钉组件沿径向穿过单边定位曲线套筒的曲线槽并与光学滑动组件固定。通过单边定位曲线套筒绕中轴线旋转，驱动光学滑动组件沿滑杆做直线运动，实现连续变焦镜头中光学元件的轴向运动。本发明应用半柔性销钉组件以及单边定位曲线套筒，降低系统加工及装配难度，并提升系统的精度以及系统使用的温度适用性。

Description

一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构

技术领域

本发明涉及一种连续变焦驱动机构，尤其涉及一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，属于精密光机设计范畴。

背景技术

连续变焦光机系统由于具有焦距连续变化、变倍比大、多视场共轴、结构紧凑等特点，得到了广泛的应用。连续变焦系统是通过移动系统中多组透镜组来改变整个系统的焦距，在保持像面位置不变的前提下，可实现整个变焦过程中获得连续清晰的像。

目前连续变焦的驱动方式主要有电机直驱和电机带动凸轮机构驱动两种方式。

对于电机直驱方式，光学滑动组件在电机的驱动下能够实现精确的定位，进而实现精密的连续变焦的功能；此机构广泛的应用于具有较少光学滑动组件的连续变焦镜头中，对于含有多组光学滑动组件的连续变焦镜头，由于所需的电机及位置传感器较多，且机构及控制电路较为复杂，应用受到限制。

对于凸轮驱动方式，一套凸轮机构中的曲线套筒可以加工多组驱动曲线，因此可以同时驱动多组光学滑动组件运动实现连续变焦，得到了广泛的应用；然而，由于凸轮曲线的加工难度以及加工精度的限制，特别对于曲线槽加工过程由于加工应力，导致曲线槽两边驱动定位槽壁一致性降低，致使系统在连续变焦工作过程中存在像面一致性不高、驱动光学滑动件运动不平稳的现象；同时，由于高低温载荷(温度范围为-45℃到60℃)作用，经常导致驱动机构中曲线槽和定位销卡死的现象。因此，需要一种新的凸轮驱动机构，降低曲线套筒的加工难度、提高精度，并降低变焦过程中运动不平稳的程度及卡死的风险。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构。该凸轮机构通过使用半柔性的销钉组件，实现了变焦往复运动过程中，销钉与曲线套筒的单边接触精确定位，仅需要对曲线套筒的曲线槽进行单边精加工，降低了对曲线套筒的加工难度，提高了曲线套筒的加工精度；同时，由于销钉组件的半柔性特点，降低了高低温作用产生销钉与曲线槽卡死的风险。

基于上述原理，本发明的技术方案为：

所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：包括主支架、滑杆、光学滑动组件、单边定位曲线套筒、半柔性销钉组件和锁定压圈；

所述光学滑动组件通过滑杆与主支架连接，滑杆固定于主支架，光学滑动组件在滑杆的约束下能够沿滑杆相对主支架做无旋转的直线滑动；

所述单边定位曲线套筒与主支架同轴装配，锁定压圈与主支架采用螺纹配合连接，锁定压圈端面与单边定位曲线套筒端面接触，使单边定位曲线套筒相对于主支架只有沿中轴线旋转的自由度；

所述半柔性销钉组件沿径向穿过单边定位曲线套筒的曲线槽，并固定于光学滑动组件；所述半柔性销钉组件由单边定位销、弹性柱套、压销、压片和固定钉构成；

所述弹性柱套与固定钉无间隙套装配合，并在弹性柱套端面与固定钉之间垫装压片；

所述单边定位销沿轴向为分段结构，从一端至另一端依次为：与光学滑动组件固定配合的安装段，带有中心螺纹孔的中间段和与压销配合的配合段；所述压销与所述单边定位销的配合段组成一个具有平行于轴线的弧形分割间隙的圆柱段，其中圆柱段的中心通孔位于压销上；

所述弹性柱套无间隙套装在圆柱段中心通孔内，且弹性柱套内无间隙套装配合的固定钉与单边定位销中间段的中心螺纹孔固定连接；压销端面与单边定位销中间段端面接触，压销能够沿圆柱段中轴线相对于单边定位销做弧形分割间隙范围内的旋转及平移；

当半柔性销钉组件沿径向穿过单边定位曲线套筒的曲线槽，并固定于光学滑动组件后，曲线槽的曲线槽定位边与单边定位销中配合段的外圆定位圆柱面接触。

进一步的优选方案，所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：工作时，单边定位曲线套筒通过外界驱动力驱动，沿主支架中轴线旋转，单边定位曲线套筒的曲线槽推动半柔性销钉组件，进一步推动光学滑动组件沿滑杆做直线运动，实现连续变焦；变焦往复运动过程中，在弹性套柱的弹性形变作用下，半柔性销钉组件中单边定位销配合段的外圆定位圆柱面与单边定位曲线套筒的曲线槽定位边接触，实现单边精确定位。

进一步的优选方案，所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：所述单边定位曲线套筒的曲线槽定位边加工精度到微米级别。

进一步的优选方案，所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：所述半柔性定位销组件的单边定位销采用耐磨金属材料制成，单边定位销的外圆定位圆柱面与单边定位曲线套筒的曲线槽定位边接触，单边定位销配合段外圆定位圆柱面与单边定位销中间段的螺纹孔同轴。

进一步的优选方案，所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：所述压销上的中心轴孔与压销外圆柱面同轴，压销外圆柱面直径、单边定位销配合段外圆定位圆柱面的直径以及单边定位曲线套筒的曲线槽宽度相同。

进一步的优选方案，所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：所述弹性轴套采用耐温度范围为-45℃到60℃的掺二硫化钼的尼龙材料制成，发生弹性形变所需的力小于光学滑动组件运动所需的推力，实现压销沿圆柱段中轴线相对于单边定位销做弧形分割间隙范围内的旋转及平移。

有益效果

本发明的目的是解决连续变焦镜头中凸轮驱动机构目前所存在的问题。通过单边定位销、弹性柱套、压销、压片和固定钉组成了半柔性销钉组件，曲线槽单边精加工形成曲线槽定位边，借助于单边定位销与曲线槽定位边刚性接触实现高精度定位；借助弹性柱套可发生弹性形变的特点，在压销与曲线槽非加工边的刚性接触部位产生挤压力，抵消销钉组件与曲线槽之间的空隙以及降低销钉运动卡死风险，实现了光学滑动组件的高精密传动，进一步仅需曲线套筒曲线槽的单边精加工，降低了加工的难度并提高了加工精度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构的剖面图。

图2为本发明驱动机构的单边定位曲线套筒示意图。

图3为本发明驱动机构的半柔性销钉组件分解图。

图4为本发明驱动机构的单边定位销示意图。

图5为本发明驱动机构的压销示意图。

图6为本发明驱动结构的运动使能图。

其中：1-主支架，2-滑杆，3-光学滑动组件，4-单边定位曲线套筒，5-半柔性销钉组件，6-锁定压圈，7-单边定位销，8-弹性柱套，9-压销，10-压片，11-固定钉，12-曲线槽，13-曲线槽定位边，14-外圆定位圆柱面，15-螺纹孔，16-外圆柱面，17-中轴孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1，一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构的剖面图，包括主支架1、滑杆2、光学滑动组件3、单边定位曲线套筒4、半柔性销钉组件5、锁定压圈6、单边定位销7、弹性柱套8、压销9、压片10、固定钉11。

其中，所述光学滑动组件3通过滑杆2与主支架1连接，滑杆2与主支架1固定，在滑杆2的约束下，光学滑动组件3沿滑杆2相对主支架1做无旋转的直线滑动；单边定位曲线套筒4与主支架1同轴装配，锁定压圈6与主支架1采用螺纹配合连接，锁定压圈6端面与单边定位曲线套筒4端面接触，在锁定压圈6和主支架1的约束下，单边定位曲线套筒4具有仅能够相对于主支架1沿中轴线旋转的自由度；半柔性销钉组件5沿径向穿过单边定位曲线套筒4的曲线槽12并固定于光学滑动组件3。

图2为本发明驱动机构的单边定位曲线套筒4示意图。曲线槽12的曲线槽定位边13为精密加工面，具有较高的精度。

图3为本发明驱动结构的半柔性销钉组件5分解图。图3(a)所述半柔性销钉组件5的装配图，图3(b)为所述半柔性销钉组件5的分解图。由单边定位销7、弹性柱套8、压销9、压片10和固定钉11构成，弹性柱套8无间隙套装有固定钉11，并在弹性柱套8端面与固定钉11之间垫装压片10。

图4为本发明驱动机构的单边定位销7示意图。所述单边定位销7沿轴向为分段结构，从一端至另一端依次为：与光学滑动组件固定配合的安装段，带有中心螺纹孔的中间段和与压销配合的配合段。图5为本发明驱动机构的压销9示意图。结合图3、图4和图5可以看出，所述压销与所述单边定位销的配合段组成一个具有平行于轴线的弧形分割间隙的圆柱段，其中圆柱段的中心通孔位于压销上。

所述压销9中轴孔17与压销9外圆柱面16同轴，压销9外圆柱面16直径、单边定位销7配合段的外圆定位圆柱面14直径以及单边定位曲线套筒4的曲线槽12宽度相同。

所述半柔性定位销组件5的单边定位销7采用耐磨金属材料制成，单边定位销7的外圆定位圆柱面14与单边定位曲线套筒4的曲线槽定位边13接触，单边定位销7配合段的外圆定位圆柱面14与单边定位销7中间段的螺纹孔15同轴。

所述弹性柱套8无间隙套装在圆柱段中心通孔内，且弹性柱套内无间隙套装配合的固定钉11与单边定位销中间段的中心螺纹孔固定连接；压销端面与单边定位销中间段端面接触。其中所述弹性轴套8采用掺二硫化钼的尼龙材料制成，发生弹性形变所需的力小于光学滑动组件运动所需的推力，能够实现压销沿圆柱段中轴线相对于单边定位销做弧形分割间隙范围内的旋转及平移。

图6为本发明驱动结构的运动使能图。通过单边定位曲线套筒4的齿轮传动，单边定位曲线套筒4相对于主支架1的中轴线旋转，带动曲线槽12转动，在滑杆2的约束下推动半柔性销钉组件5沿轴向运动，进而带动光学滑动组件3沿轴向往复运动。运动过程中，在弹性柱套8形变产生的弹力作用下，半柔性销钉组件5单边定位销7的外圆定位柱面14始终与单边定位曲线筒4曲线槽12的曲线槽定位边13接触，实现单边精密定位驱动，完成精密变焦。高低温(温度范围为-45℃到60℃)作用下，在弹性柱套8的作用下，减少半柔性销钉组件5与曲线槽12之间的间隙，或降低半柔性销钉组件5与曲线槽12的卡死风险。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：包括主支架、滑杆、光学滑动组件、单边定位曲线套筒、半柔性销钉组件和锁定压圈；

所述光学滑动组件通过滑杆与主支架连接，滑杆固定于主支架，光学滑动组件在滑杆的约束下能够沿滑杆相对主支架做无旋转的直线滑动；

所述单边定位曲线套筒与主支架同轴装配，锁定压圈与主支架采用螺纹配合连接，锁定压圈端面与单边定位曲线套筒端面接触，使单边定位曲线套筒相对于主支架只有沿中轴线旋转的自由度；

所述半柔性销钉组件沿径向穿过单边定位曲线套筒的曲线槽，并固定于光学滑动组件；所述半柔性销钉组件由单边定位销、弹性柱套、压销、压片和固定钉构成；

所述弹性柱套与固定钉无间隙套装配合，并在弹性柱套端面与固定钉之间垫装压片；

所述单边定位销沿轴向为分段结构，从一端至另一端依次为：与光学滑动组件固定配合的安装段，带有中心螺纹孔的中间段和与压销配合的配合段；所述压销与所述单边定位销的配合段组成一个具有平行于轴线的弧形分割间隙的圆柱段，其中圆柱段的中心通孔位于压销上；

所述弹性柱套无间隙套装在圆柱段中心通孔内，且弹性柱套内无间隙套装配合的固定钉与单边定位销中间段的中心螺纹孔固定连接；压销端面与单边定位销中间段端面接触，压销能够沿圆柱段中轴线相对于单边定位销做弧形分割间隙范围内的旋转及平移；

当半柔性销钉组件沿径向穿过单边定位曲线套筒的曲线槽，并固定于光学滑动组件后，曲线槽的曲线槽定位边与单边定位销中配合段的外圆定位圆柱面接触。

2.根据权利要求1所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：工作时，单边定位曲线套筒通过外界驱动力驱动，沿主支架中轴线旋转，单边定位曲线套筒的曲线槽推动半柔性销钉组件，进一步推动光学滑动组件沿滑杆做直线运动，实现连续变焦；变焦往复运动过程中，在弹性套柱的弹性形变作用下，半柔性销钉组件中单边定位销配合段的外圆定位圆柱面与单边定位曲线套筒的曲线槽定位边接触，实现单边精确定位。

3.根据权利要求1所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：所述单边定位曲线套筒的曲线槽定位边加工精度到微米级别。

4.根据权利要求1所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：所述半柔性定位销组件的单边定位销采用耐磨金属材料制成，单边定位销的外圆定位圆柱面与单边定位曲线套筒的曲线槽定位边接触，单边定位销配合段外圆定位圆柱面与单边定位销中间段的螺纹孔同轴。

5.根据权利要求1所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：所述压销上的中心轴孔与压销外圆柱面同轴，压销外圆柱面直径、单边定位销配合段外圆定位圆柱面的直径以及单边定位曲线套筒的曲线槽宽度相同。

6.根据权利要求1所述一种连续变焦镜头用单边定位凸轮驱动机构，其特征在于：所述弹性轴套采用耐温度范围为-45℃到60℃的掺二硫化钼的尼龙材料制成，发生弹性形变所需的力小于光学滑动组件运动所需的推力，实现压销沿圆柱段中轴线相对于单边定位销做弧形分割间隙范围内的旋转及平移。