大慣量雙光學(xué)鏡頭快速切換機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001 ]本專利涉及光學(xué)變焦技術(shù)，具體地說，是指一種對大慣量雙光學(xué)鏡頭實(shí)現(xiàn)快速切換的方法和機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
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[0002]為了在同一套設(shè)備中滿足較大視場和較高分辨率的不同要求，人們發(fā)明了光學(xué)變焦技術(shù)，其基本原理是:沿軸向移動光學(xué)系統(tǒng)中的某一組鏡片，以改變光學(xué)系統(tǒng)的焦距，與此同時(shí)，按一定的函數(shù)關(guān)系移動另一組鏡片進(jìn)行補(bǔ)償，以保持光學(xué)系統(tǒng)的焦面位置和成像質(zhì)量不變。由于這類變焦光學(xué)系統(tǒng)包含變倍組、補(bǔ)償組和前后固定組，鏡片數(shù)量要比定焦系統(tǒng)的多一倍以上，導(dǎo)致光學(xué)透過率降低，能量隨鏡片數(shù)的增加而損失，因此這類系統(tǒng)在對能量要求敏感的設(shè)備中無法使用。
[0003]另一種方法是采用兩套定焦光學(xué)鏡頭通過切換的方式來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備不同焦距和視場的需求，切換速度必須足夠快，以免目標(biāo)在切換過程中丟失，鏡頭切換有如下多種方式。
[0004]一是采用平移的方式，這對于較小的光學(xué)鏡頭是可行的，但在尺寸較大的雙光學(xué)鏡頭切換時(shí)，由于移動距離大，而速度又受到平穩(wěn)和精確定位的要求限制，最終切換時(shí)間往往難以滿足要求。
[0005]對于尺寸較大的雙光學(xué)鏡頭如果采用旋轉(zhuǎn)或擺動的方式來切換，其轉(zhuǎn)動角度相對較小，但這類鏡頭一般都比較重，且布局需服從光路而使得重心和回轉(zhuǎn)中心不重合，從而轉(zhuǎn)動慣量較大，驅(qū)動速度不宜過快，否則會出現(xiàn)過沖;若依靠齒輪傳動因齒隙的存在而難以精確定位，總之它們都需要借助編碼器確定位置和專門的輔助鎖定結(jié)構(gòu)，從而增加了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本專利的目的是提供一種對大慣量雙光學(xué)鏡頭實(shí)現(xiàn)快速切換的方法和機(jī)構(gòu)，針對尺寸大、結(jié)構(gòu)重、大慣量的光學(xué)鏡頭快速完成切換，并由于機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動特性，能夠有效地消除過沖，無需專門的定位和鎖定機(jī)構(gòu)，光學(xué)鏡頭切換后便能精確定位和自鎖。
[0007]本專利的設(shè)計(jì)方案如下:
[0008]根據(jù)本專利的一種大慣量雙光學(xué)鏡頭快速切換機(jī)構(gòu)，包括基座9、擺臂2、連桿12、轉(zhuǎn)輪7、導(dǎo)軌組件6、變速驅(qū)動機(jī)構(gòu)8，以及位置傳感器4，其特征在于，所述基座9為本切換機(jī)構(gòu)的支承部件，俯視為一近似扇形體結(jié)構(gòu)，小端開有軸承孔，裝有一對向心推力球軸承16;大端裝有導(dǎo)軌組件6，該導(dǎo)軌組件6為圓弧形導(dǎo)軌，其圓心與軸承的轉(zhuǎn)軸中心重合;在軸承孔兩側(cè)裝有一鞍形器件座10，上面裝有探測器I;所述擺臂2位于基座9上方，一端通過大平鍵
15、轉(zhuǎn)軸17與基座9上的軸承16連接，另一端與導(dǎo)軌組件6連接;擺臂2上面裝有本機(jī)構(gòu)的實(shí)際負(fù)載，即需要切換的大視場光學(xué)鏡頭3和小視場光學(xué)鏡頭5，它們與探測器I組成的成像光路分別與擺臂2的兩極限位置對應(yīng);擺臂能繞轉(zhuǎn)軸17在導(dǎo)軌6上平滑擺動，其負(fù)載通過導(dǎo)軌組件6被傳遞到基座9上，光學(xué)鏡頭在隨擺臂2轉(zhuǎn)動而切換的同時(shí)，由于導(dǎo)軌6的卸荷作用使光軸保持在水平面的精度;在與擺臂2兩極限位置對應(yīng)的基座9上還分別裝有位置傳感器4，當(dāng)擺臂2擺到任一極限位置時(shí)由該處的位置傳感器4給予驅(qū)動電機(jī)8-1停機(jī)信號，從而完成光學(xué)鏡頭的切換;所述連桿12位于基座9和擺臂2的中間，其兩端均裝有小型滾動軸承13，一端通過軸銷11-1與上面擺臂2連接，另一端通過軸銷11-2與下面轉(zhuǎn)輪7連接;所述轉(zhuǎn)輪7位于連桿12下方，通過小平鍵14與變速驅(qū)動機(jī)構(gòu)8的出軸固連，當(dāng)轉(zhuǎn)輪7朝某一方分向恒速旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過連桿12帶動擺臂2往復(fù)擺動，完成其上光學(xué)鏡頭的切換;所述變速驅(qū)動機(jī)構(gòu)8安裝在基座9上，其出軸的中心，也即轉(zhuǎn)輪7的軸心應(yīng)與當(dāng)擺臂2處于極限位置時(shí)連桿12兩端的轉(zhuǎn)軸中心三點(diǎn)共線。
[0009]進(jìn)一步，所述導(dǎo)軌組件6為圓弧形滾動導(dǎo)軌，它包括上導(dǎo)軌6-1、下導(dǎo)軌6-3和滾珠6-2，上導(dǎo)軌6-1圓心角由下導(dǎo)軌6-3的圓心角與本切換機(jī)構(gòu)擺角之差確定。
[0010]進(jìn)一步，所述變速驅(qū)動機(jī)構(gòu)8包括驅(qū)動電機(jī)8-1和變速箱8-2，驅(qū)動電機(jī)8-1為直流無刷電機(jī)，變速箱8-2為蝸輪蝸桿變速箱或它與其它類型變速箱的組合，輸出級采用單頭的蝸輪蝸桿變速箱以保證變速驅(qū)動機(jī)構(gòu)8自鎖，是否與其它類型的變速箱組合則根據(jù)傳動比的需要。
[0011 ]進(jìn)一步，所述位置傳感器4為輕觸式開關(guān)，當(dāng)擺臂2運(yùn)動到開關(guān)所在位置時(shí)，觸發(fā)相應(yīng)的輕觸式開關(guān)，使得驅(qū)動電機(jī)8-1停止工作。
[0012]本專利具有如下有益效果:
[0013]本專利提供的一種大慣量雙光學(xué)鏡頭快速切換機(jī)構(gòu)，根據(jù)擺臂2擺動的兩個(gè)極限位置確定大小兩視場光學(xué)鏡頭3、5的光軸，在設(shè)備光校時(shí)調(diào)整鏡頭后側(cè)的探測器I以及兩光軸位置滿足光學(xué)系統(tǒng)成像的要求，當(dāng)擺臂2運(yùn)動到極限位置處于換向的臨界點(diǎn)時(shí)，其速度為零，這時(shí)可方便地使切換機(jī)構(gòu)避免過沖并精確定位。
[0014]進(jìn)一步，轉(zhuǎn)輪7的軸心設(shè)置在擺臂2兩極限位置與連桿12連接端點(diǎn)的延長線上，如忽略連桿12兩端滾動軸承13的摩擦力，在水平面內(nèi)連桿12為二力桿，當(dāng)擺臂2在極限位置時(shí)外界的擾動力將通過連桿12作用到轉(zhuǎn)輪7上，但由于該外力通過轉(zhuǎn)輪7的軸心而不能使其轉(zhuǎn)動；加上轉(zhuǎn)輪7由于安裝在蝸輪蝸桿變速箱8-2的出軸上本身具有自鎖功能，因此該機(jī)構(gòu)無論是大視場還是小視場光學(xué)鏡頭處于工作狀態(tài)時(shí)均可自鎖。
[0015]由此可見，本專利一種大慣量雙光學(xué)鏡頭快速切換機(jī)構(gòu)，避免了雙鏡頭快速切換時(shí)的過沖現(xiàn)象，能夠精確定位和自鎖，無需專門的定位和鎖定機(jī)構(gòu)，從而簡化了結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
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[0016]圖1為本專利一種大慣量雙光學(xué)鏡頭快速切換機(jī)構(gòu)的主視圖，為使視圖簡潔，略去了小視場光學(xué)鏡頭5后側(cè)的大視場光學(xué)鏡頭3，并在視圖下側(cè)采用了局部剖視。
[0017]圖2為該機(jī)構(gòu)的俯視圖。
[0018]圖3為圖2俯視圖略去了部分零件，包括大、小視場光學(xué)鏡頭3、5，探測器I，器件座10上部，擺臂2以及上導(dǎo)軌6-1和滾珠6-2。
[0019]I一探測器，2—擺臂，3—大視場光學(xué)鏡頭，4一位置傳感器，5—小視場光學(xué)鏡頭，6—導(dǎo)軌組件，7—轉(zhuǎn)輪，8—變速驅(qū)動機(jī)構(gòu)，9一基座，1—器件座，11 一軸銷，12—連桿，13—滾動軸承，14 一小平鍵，15—大平鍵，16—向心推力球軸承，17—轉(zhuǎn)軸?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0020]下面根據(jù)圖1?圖3給出本專利一個(gè)較好實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，以便本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更易于理解本專利的結(jié)構(gòu)特征和功能特色，而不是用來限定本專利的范圍。
[0021]如圖1?圖3所示，本專利實(shí)施例提供的一種大慣量雙光學(xué)鏡頭快速切換機(jī)構(gòu)包括:基座9、擺臂2、連桿12、轉(zhuǎn)輪7、導(dǎo)軌組件6、變速驅(qū)動機(jī)構(gòu)8以及位置傳感器4;所述基座9俯視為一近似扇形體結(jié)構(gòu)，小端開有軸承孔，裝有一對單列向心推力球軸承16，型號為46105，正排列;大端裝有導(dǎo)軌組件6，該導(dǎo)軌組件6為圓弧形導(dǎo)軌，其圓心與軸承16的轉(zhuǎn)軸中心重合;在軸承孔兩側(cè)裝有一鞍形器件座10，上面裝有探測器I;所述擺臂2位