專利名稱：調(diào)焦座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種改進(jìn)的透鏡裝配系統(tǒng)，其具有簡單滑動筒的所有優(yōu)點但沒有相關(guān)的缺點，更具體涉及一種調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其通過約束橫向、旋轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)運(yùn)動使調(diào)焦框沿著各透鏡系統(tǒng)的光軸線性移動。
背景技術(shù)：
有很多種方式對透鏡進(jìn)行調(diào)焦。本發(fā)明涉及通過沿固定路徑機(jī)械式地改變其位置對透鏡進(jìn)行調(diào)焦，該固定路徑保持透鏡的定向并沿著透鏡的光軸方向。這種運(yùn)動可以通過手動操作或者機(jī)動化操作來完成。本發(fā)明不涵蓋那些使用電子或其它手段改變透鏡的形狀或光學(xué)性質(zhì)來實現(xiàn)變焦的方法。在成像裝置中，當(dāng)沿著其中心光軸移動透鏡時，期望透鏡不會相對該光軸發(fā)生偏移或傾斜。這是因為成像裝置需要采集圖像的膠片或傳感器放置在預(yù)定焦平面中的固定位置。如果透鏡傾斜或偏移，其光軸和焦平面將會隨之傾斜或偏移。對于傳統(tǒng)的裝置來說，移動圖像采集傳感器使其與透鏡的任何傾斜或偏移相一致是不實際的。任何不受控制的偏移或傾斜都會降低調(diào)焦質(zhì)量。甚至透鏡定向的很小傾斜都會將導(dǎo)致圖像變模糊，即使當(dāng)透鏡已經(jīng)被移動到光軸上的正確焦點位置。這意味著透鏡實際上必須沿著終止于焦平面上的圖像采集傳感器預(yù)定位置的一條光軸移動。還期望能最高效地完成透鏡的移動以有利于簡便使用和節(jié)省空間。這在調(diào)焦系統(tǒng)是機(jī)動化或自動化的情況下尤其重要。很多系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到能沿其光軸移動透鏡，而不會發(fā)生偏移或傾斜。本發(fā)明涉及這樣的系統(tǒng)，其包括固定約束框和安裝有透鏡的活動調(diào)焦框。在約束框的約束下，調(diào)焦框引導(dǎo)透鏡沿其光軸移動。圖IA示出了同心滑動管透鏡調(diào)焦系統(tǒng)，其包括剛性外調(diào)焦筒和剛性內(nèi)調(diào)焦筒。外調(diào)焦筒01用作剛性殼體，固定約束框02附接到其上。內(nèi)調(diào)焦筒用作活動調(diào)焦框03。透鏡 04安裝在調(diào)焦框03中。調(diào)焦框03滑入和滑出約束框02。除了光軸之外其它所有軸線的運(yùn)動都受到限制。透鏡04不能在其光軸上偏移或傾斜，但是可以轉(zhuǎn)動。透鏡相對焦平面05 的這種移動實現(xiàn)了系統(tǒng)的期望透鏡調(diào)焦功能。圖像采集裝置例如圖像傳感器(CCD)或膠片被置于焦平面05內(nèi)。這種調(diào)焦裝置的一個簡單例子可在基本的小型望遠(yuǎn)鏡中發(fā)現(xiàn)。實際上，如果調(diào)焦框03的外柱面和約束框02的內(nèi)柱面完全接觸，將會給系統(tǒng)帶來大量的摩擦。為此，這類系統(tǒng)被構(gòu)造成接觸點位于兩端來支承內(nèi)調(diào)焦筒和定位光軸。相對表面的其余部分不需要接觸。這消除了內(nèi)調(diào)焦筒被不經(jīng)意地支承在兩端點之間的某點處的可能性，從而縮短了約束框的長度。這還減小了摩擦并允許一調(diào)焦筒在另一調(diào)焦筒中自由滑動。 外支承筒起到約束框的作用，因為僅端部的兩個支承點用于支承內(nèi)調(diào)焦筒。所述筒僅僅是適用于所述裝置的一種簡便的形狀。不需要并且很難制造出高精度的剛性同心筒來全接觸地相互滑入和滑出。[0009]同心筒調(diào)焦系統(tǒng)平穩(wěn)工作的一個關(guān)鍵是由調(diào)焦框限定的約束接合部的直徑和約束框長度的比值。位于約束框的末端的兩支承點在內(nèi)調(diào)焦框被移動的同時保持該內(nèi)調(diào)焦框就位。圖IB示出了圖IA所示的調(diào)焦系統(tǒng)的改進(jìn)型式，其具有約束框10、調(diào)焦框11和透鏡04。將所述筒如此設(shè)計使得約束框10的長度(A)和約束接頭07的直徑(B)的比值為約 7 1或者更大是很好的做法。否則，攜帶透鏡04的調(diào)焦框11會在約束框10內(nèi)搖動。結(jié)果是透鏡04會偏離其在光軸12上的理想位置。實際上，取決于同心筒之間的間隙尺寸，其中同心筒起到約束框10和位于其內(nèi)的調(diào)焦框11的作用，如果A/B的比值接近1，對于給定的約束接合部直徑來說，約束框的長度可能過短，調(diào)焦框11在其約束框10內(nèi)會傾斜到出現(xiàn)卡止并且完全不能滑動的程度。理論上，人們能夠設(shè)計出這樣的透鏡筒，其具有小的約束接頭，長的約束框和長的調(diào)焦框，并且這將會是非常穩(wěn)定和精確的調(diào)焦系統(tǒng)。實際上，在圖IB中的調(diào)焦系統(tǒng)需要起到整個成像裝置的一部分的作用。約束框和調(diào)焦框需要容納進(jìn)入成像系統(tǒng)穿過透鏡并落在焦平面上的外緣和主要光路?？蛟介L，視角越窄。成像裝置的整機(jī)設(shè)計師將希望透鏡的任一側(cè)有盡可能多的空間并且視角上具有盡可能大的靈活性。這僅可以通過使約束框和調(diào)焦框盡可能短以減小成像裝置的厚度來實現(xiàn)。這不可避免地導(dǎo)致當(dāng)約束框10的長度(A)和約束接頭07的直徑(B)的比值不夠大所帶來的同心管系統(tǒng)卡止的問題。固定約束框和活動調(diào)焦框的另一實施方式在圖IC中示出。帶有螺紋的約束框14 和帶有匹配螺紋的調(diào)焦框13相結(jié)合形成牢固的但可移動的約束接合。這種約束接合是牢固的并能防止透鏡傾斜和偏移，因為其通過每個螺紋面提供軸向支承。約束框14和約束接合的比值因此被降低。使用螺紋方法的調(diào)焦系統(tǒng)可具有短的外約束框14和大的內(nèi)調(diào)焦框 13 (大的約束直徑)。這類系統(tǒng)能防止傾斜和偏移，但透鏡04和調(diào)焦框13可以在約束框14 中發(fā)生轉(zhuǎn)動。螺紋系統(tǒng)的一種變型是使用雙頭螺紋和兩個使透鏡面移入和移出、同時不會使透鏡發(fā)生轉(zhuǎn)動的抗轉(zhuǎn)動銷。在使用同心筒和螺紋的系統(tǒng)中，透鏡04和調(diào)焦框13位于約束框14內(nèi)。這是這種系統(tǒng)固有的一種限制。任何螺紋必然會導(dǎo)致緩慢和低效。這是因為為了使透鏡移動短距離，外移動表面必須移動長距離。另外，總接觸面積遠(yuǎn)大于調(diào)焦框僅在兩端被支承的同心筒系統(tǒng)。含有螺紋的調(diào)焦系統(tǒng)本來就比使用同心筒的調(diào)焦系統(tǒng)更難制造并且造價更高。這種含螺紋的調(diào)焦系統(tǒng)需要精確地切制兩配合的且互換的螺紋。這不容易大批量生產(chǎn)。這類塑料材質(zhì)的高精度公/母螺紋筒的大批量生產(chǎn)需要昂貴的高精密模制設(shè)備。帶有螺紋的自動調(diào)焦透鏡需要高精度安裝，其中不能松弛并且安裝不能過緊。這有助于減小驅(qū)動調(diào)焦機(jī)構(gòu)所需的能量并延長電池壽命。在生產(chǎn)中很難能獲得這種平衡。圖2A是滑塊-滑軌型的調(diào)焦系統(tǒng)的側(cè)視圖。固定約束框15呈一對滑軌的形式， 其支承并約束調(diào)焦框16，該調(diào)焦框被附接到并引導(dǎo)安裝有透鏡04的透鏡筒17。透鏡筒17 與剛性外調(diào)焦筒01間隙配合。約束框15固定到外調(diào)焦筒01，但不再與外調(diào)焦筒或透鏡筒 17同心。[0021]調(diào)焦框16的軸線18平行于光軸12。用作約束框的滑軌可以是如圖2A所示的圓筒形，但也可以具有其它任何形狀。還有僅使用單個滑軌的滑軌型調(diào)焦系統(tǒng)。調(diào)焦框16可以使用多種方法例如齒條齒輪系統(tǒng)沿著約束框15移動。圖2A、圖2B中的約束框15的位置用來將約束和調(diào)焦框機(jī)構(gòu)與透鏡04分開。透鏡不再需要位于一對同心筒內(nèi)，而這又將會使它們的直徑取決于透鏡的尺寸。這意味著在材料和制造工藝的限制范圍內(nèi)，可以設(shè)計這樣一種滑軌，其具有由調(diào)焦框16限定的非常小的直徑(A)的約束接頭和類似于圖IA中的約束框08長度B的約束框15長度(B)。在滑軌座調(diào)焦系統(tǒng)中，透鏡不會發(fā)生轉(zhuǎn)動。通過約束框由強(qiáng)度非常高的材料制成并且約束框和約束接合非常精密地設(shè)計以在使約束接合不會出現(xiàn)松弛來防止傾斜和偏移， 同時仍能實現(xiàn)平滑移動。在生產(chǎn)中這種平衡非常難實現(xiàn)。還將需要使用比塑料更高強(qiáng)度的材料。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種透鏡調(diào)焦系統(tǒng)，其中調(diào)焦框相對約束框移動，該約束框保持透鏡沿著其光軸移動，而不會使透鏡發(fā)生任何橫向、旋轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)運(yùn)動。因此，本實用新型提供一種用于具有光軸的至少一個透鏡的調(diào)焦座，所述透鏡安裝在調(diào)焦筒中，其中，所述調(diào)焦座包括用于固定保持所述調(diào)焦筒的調(diào)焦框，該調(diào)焦框具有至少一對對置的軌；和可操作地連接到所述調(diào)焦框的一體式約束框；所述調(diào)焦框可相對所述約束框移動來調(diào)整所述至少一個透鏡的焦點，所述約束框具有位于該調(diào)焦筒兩側(cè)的上表面和相對的下表面，以及位于該調(diào)焦筒兩側(cè)上的相對的側(cè)面；在所述約束框和所述調(diào)焦框之間的連接呈滑移接頭的形式，來保持所述調(diào)焦框相對所述約束框沿所述光軸的移動。本實用新型的另一個目的是提供一種透鏡調(diào)焦系統(tǒng)，其中調(diào)焦框僅相對約束框線性移動而沒有扭轉(zhuǎn)運(yùn)動。本實用新型的又一個目的是提供這樣一種調(diào)焦系統(tǒng)，其用兩對滑動接頭將調(diào)焦框與約束框相結(jié)合。在一個方案中，所述滑移接頭包括軌接納孔組，用于以滑動接合方式接納相應(yīng)的軌。在另一個方案中，所述滑移接頭包括安裝到所述調(diào)焦框的四調(diào)焦框軌組和在所述約束框中用于接納該四調(diào)焦框軌組的四軌接納孔組。在又一個方案中，所述滑移接頭包括安裝到所述調(diào)焦框的相對側(cè)并從該調(diào)焦框的相對側(cè)延伸出來的一對調(diào)焦框軌和在所述約束框中用于滑動接合地接納相應(yīng)的所述調(diào)焦框軌的一對軌接納孔，和安裝到所述約束框并從該約束框延伸出來的一對約束框軌和在所述調(diào)焦框中用于接納相應(yīng)的所述約束框軌的一對軌接納孔。其中，所述約束框軌包括剛性 U形件，其環(huán)繞所述約束框的其余側(cè)并被連接到所述調(diào)焦框，其中所述滑移接頭包括一對由銷-開口槽組成的接頭，所述U形件具有相對端；所述約束框軌還包括與所述約束框可轉(zhuǎn)動連接并聯(lián)接到該U形件的相對端的軸。在本實用新型的一個方案中，所述滑移接頭包括安裝到所述調(diào)焦框的相對側(cè)并從該調(diào)焦框的相對側(cè)延伸出的一對相對的調(diào)焦框軌和在所述約束框中用于滑動接合地接納相應(yīng)的所述調(diào)焦框軌的一對軌接納孔；安裝到約束框并從所述約束框延伸出的一對約束框軌和在所述調(diào)焦框中用于接納相應(yīng)的約束框軌的一對軌接納孔；其中所述調(diào)焦座還包括第一軸和相對的平行的第二軸，所述第一軸和第二軸在所述約束框的相對側(cè)和所述調(diào)焦框的相對側(cè)可轉(zhuǎn)動地連接到所述約束框，并垂直于且偏離所述一對相對的調(diào)焦框軌，所述第一軸和第二軸各具有靠近所述約束框頂面的上端和靠近所述約束框下表面的下端，其中所述約束框軌包括環(huán)繞所述約束框的其余側(cè)面并連接到所述調(diào)焦框的U形件組件，所述U形件組件包括第一上連接件，其通過呈上孔-銷接頭形式的第一滑移接頭連接到所述軸中的該第一軸的上端；第一下連接件，其通過呈下孔-銷接頭形式的第一滑移接頭連接到所述軸中的該第一軸的下端；所述第一上連接件和所述第一下連接件之一具有長臂，用于樞轉(zhuǎn)所述第一上連接件、所述第一下連接件和所述第一軸；上杠桿，位于所述約束框的該上表面，并通過呈上銷-開口槽接頭形式的滑移接頭連接到所述第一上連接件和通過第二上孔-銷接頭連接到所述第二軸的上端；下杠桿，布置在所述約束框的下表面，并通過呈第一下銷-開口槽接頭形式的滑移接頭連接到所述第一下連接件和通過呈第二下孔-銷接頭形式的滑移接頭連接到所述第二軸的下端。在本實用新型的另一個方案中，調(diào)焦座還包括分度調(diào)焦標(biāo)尺，并且所述第一上連接件和第一下連接件之一的所述長臂具有標(biāo)線，用于與所述分度調(diào)焦標(biāo)尺協(xié)作來使所述調(diào)焦座的用戶能夠控制所述調(diào)焦座的調(diào)焦。按照本實用新型的一個方案，上杠桿包括上差動件，其具有通過呈第一上銷-開口槽接頭形式的滑移接頭連接到所述第一上連接件的第一端，和相對的第二端；和第二上連接件，其具有通過呈上孔-銷接頭形式的滑移接頭連接到所述上差動件的所述相對的第二端的第一端，和通過呈第二孔-銷接頭形式的滑移接頭連接到所述第二軸的所述上端的第二端。下杠桿包括下差動件，其具有通過呈第一下銷-開口槽接頭形式的滑移接頭連接到所述第一下連接件的第一端，和相對的第二端；和第二下連接件，其具有通過呈下孔-銷接頭形式的滑移接頭連接到所述下差動件的所述相對的第二端的第一端，和通過呈第二孔-銷接頭形式的滑移接頭連接到所述第二軸的所述下端的第二端。在一個優(yōu)選方案中，第二上連接件包括扇形調(diào)整件，其具有位于所述第一端和第二端之間的螺釘-軌道鎖定機(jī)構(gòu)，所述螺釘-軌道鎖定機(jī)構(gòu)具有弧形軌道和延伸穿過所述軌道進(jìn)入所述約束框用于約束所述上差動件的可能弧形運(yùn)動的螺釘。所述螺釘配置成能上緊來夾住調(diào)焦座的所述部分。另一個附加目的是將上述目的結(jié)合入三維調(diào)焦系統(tǒng)中。又一個附加目的是以有效且高效的方式實現(xiàn)上述目的。上述目的通過安裝到保持透鏡的調(diào)焦筒并可移動地連接到約束框的調(diào)焦框來實現(xiàn)。調(diào)焦框通過滑移接頭連接到約束框(在優(yōu)選的實施例中，描述了銷-孔接頭以及銷-開口的槽接頭)，所述滑移接頭構(gòu)成沿相應(yīng)接頭軸線的純線性運(yùn)動。用在本發(fā)明優(yōu)選實施例中的接頭產(chǎn)生非常低的摩擦力。當(dāng)調(diào)焦框相對約束框移動時，調(diào)焦框不存在偏移、傾斜或轉(zhuǎn)動 (俯仰運(yùn)動或左右搖擺)，因此調(diào)焦框的運(yùn)動始終沿著透鏡的光軸。本實用新型還提供一種用于安裝在調(diào)焦筒中的一對平行透鏡的調(diào)焦座，其中所述調(diào)焦座包括用于固定保持所述調(diào)焦筒的調(diào)焦框，所述調(diào)焦框具有一對相對的框軌；一體式約束框，其可操作地連接到所述調(diào)焦框，用于安裝所述調(diào)焦框來調(diào)整相應(yīng)的平行透鏡的焦點，所述約束框具有位于所述調(diào)焦框兩側(cè)的上表面和相對的平行下表面，所述調(diào)焦框的所述相對的框軌通過孔-銷接頭連接到所述約束框的該上表面和下表面，從而使所述調(diào)焦框能沿該對透鏡的光軸移動，所述約束框包括多個約束框軌，和第一軸和相對的、平行的第二軸，所述第一軸和第二軸在所述調(diào)焦框的相對側(cè)可轉(zhuǎn)動連接到所述約束框并在所述約束框的該上表面和下表面之間延伸，所述第一軸和第二軸各具有靠近所述約束框的所述上表面的上端和靠近所述約束框的所述下表面的下端；所述約束框軌包括環(huán)繞所述約束框的其余側(cè)并被連接到所述調(diào)焦框的U形組件，所述U形組件包括通過第一上孔-銷接頭連接到所述第一軸上端的第一上連接件；通過第一下孔-銷接頭連接到所述第一軸下端的第一下連接件；所述第一上連接件和所述第一下連接件之一具有用于樞轉(zhuǎn)所述第一上連接件、 所述第一下連接件和所述第一軸的長臂；上差動件，其具有通過第一上銷-開口槽接頭連接到所述第一上連接件的第一端，和相對的第二端；第二上連接件，其包括通過銷-孔接頭連接到所述差動件的該第二端的第一端和通過銷-孔接頭連接到所述第二軸的上端的第二端，以及具有位于該第一端和第二端之間的螺釘-軌道鎖定機(jī)構(gòu)的扇形調(diào)整件，所述螺釘-軌道機(jī)構(gòu)具有弧形軌道和延伸穿過所述軌道進(jìn)入所述約束框的螺釘；附接到所述第一軸的凸輪；和保持用于改變圖像采集結(jié)構(gòu)的光軸的可調(diào)反射鏡的至少一個鏡支座，所述鏡支座被樞轉(zhuǎn)安裝到樞軸并與所述凸輪可操作接合，用于響應(yīng)所述長臂的移動來調(diào)整圖像。

圖IA是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的同心滑動調(diào)焦系統(tǒng)的側(cè)面剖視圖；圖IB是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圖IA中所示的調(diào)焦系統(tǒng)的變型的側(cè)面剖視圖；圖IC是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通過螺紋配合連接的固定約束框和活動調(diào)焦框的側(cè)面剖視圖；圖2A和圖2B是分別是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的滑塊-滑軌型調(diào)焦系統(tǒng)的側(cè)面剖視圖和正面剖視圖；圖3A，;3B和3C分別是本實用新型的一個實施例的正視圖、頂面剖視圖和側(cè)面剖視圖；圖3D和3E分別是圖3A至圖3C所示實施例的變型的正視圖和側(cè)面剖視圖；圖4A至圖4C分別是本實用新型的另一實施例的正面示意圖、側(cè)面剖視圖和頂視示意圖；圖5A至圖5D分別是本實用新型的另一實施例的頂面-側(cè)面透視圖、正視圖、頂面-另一側(cè)面透視圖、以及底側(cè)透視圖；圖6A至圖6D分別是本實用新型的另一實施例的頂面和側(cè)面透視圖、正視圖、頂面-另一側(cè)面透視圖、以及底側(cè)透視圖；圖7是圖6A至圖6D所示實施例的變型的頂面和側(cè)面透視圖；圖8A至圖8D分別是本實用新型的另一實施例的頂面-側(cè)面透視圖、俯視圖、頂面剖視圖和另一頂面剖視圖。
具體實施方式
圖3A，圖;3B和圖3C示出了本實用新型的最基本形式。[0052]在同心筒方法中，外筒是約束框。該約束框被固定到殼體并因而為調(diào)焦框提供支承和剛性，調(diào)焦框保持并約束透鏡沿著期望的光軸移動。在圖3A、圖;3B和圖3C中，約束框19仍是固定殼體的一部分。實際上，整個殼體起到約束框的作用。這提供了支承和剛性并約束著透鏡04沿光軸12的運(yùn)動。然而，所述約束框19不再支承并引導(dǎo)長而細(xì)的內(nèi)調(diào)焦框。作為替代，調(diào)焦框僅表現(xiàn)成四個調(diào)焦軌20 (在本文中，術(shù)語“調(diào)焦軌”是指固定到調(diào)焦框上的一部件，并且術(shù)語“約束軌”是指固定到約束框上的一部件)。每個調(diào)焦軌20具有兩個自由滑動的孔-銷接頭21。這意味著在約束框19 的每端有總共四個孔-銷接頭21。在遠(yuǎn)離透鏡04的遠(yuǎn)端處的四個孔-銷接頭21由調(diào)焦軌的端部和連接約束框19的襯套部分形成。另外四個孔-銷接頭21由連接到調(diào)焦框23的內(nèi)側(cè)壁上的銷釘和約束框19壁上的孔形成。這四對孔-銷接頭21是將調(diào)焦框23連接到約束框19的約束接頭。每個孔-銷接頭21使得調(diào)焦軌能夠沿著穿過孔中心的軸線滑動， 但由于存在通過其它孔-銷接頭21連接到約束框19的其它調(diào)焦軌，能防止轉(zhuǎn)動。固定到由四個調(diào)焦軌20組成的調(diào)焦框23并保持透鏡04的透鏡筒17移入和移出固定約束框19中的開口，但是由四個調(diào)焦軌20組成的活動調(diào)焦框在外側(cè)環(huán)繞約束框19。 四個調(diào)焦軌20在靠近透鏡筒17的端部處被連接起來形成剛性調(diào)焦框，其借由四對自由移動的銷-孔接頭21自由滑動，非常精確地沿著光軸12引導(dǎo)透鏡04。如上所述，這為調(diào)焦框相對約束框的運(yùn)動提供足夠的支承和精度，而不需要接合整個表面區(qū)域，接合整個表面區(qū)域?qū)槐匾卦黾友b置中的摩擦。其作用類似于調(diào)焦軌 20，但是從多個接頭和約束框19獲得強(qiáng)度和運(yùn)動自由度。由于在這些約束接頭對之間的長力矩臂，在接頭處的反作用力相對較小。摩擦力變得很小。在圖3A至圖3C中，約束框19的內(nèi)徑現(xiàn)在用直徑(B)來表示，其是圖IB中約束框 10的相應(yīng)直徑⑶的零頭。約束框19的長度用長度㈧來表示。約束框19的直徑⑶可以非常小并且僅受限于在其配合孔中滑動的銷的剛度需要。通過仔細(xì)設(shè)計，約束框19的長度(A)可以被如此最大化，即通過將約束框19和由四個調(diào)焦軌20構(gòu)成的調(diào)焦框23之間的接觸接頭放置在約束框19的末端，使得調(diào)焦軌能沿平行于光軸12的軸線移動。這一切能在不會較多地增加約束框19總體長度的情況下實現(xiàn)。如前面所闡明的，約束框的長度㈧和約束框的直徑⑶比值大將加大了調(diào)焦框， 當(dāng)相對支承框滑動時不會導(dǎo)致調(diào)焦框在其約束框內(nèi)傾斜并且不會搖動。圖3D至圖3E示出了使用約束框和四個調(diào)焦軌的系統(tǒng)的另一實施例。如前所示， 圖3A至圖3C中的四個調(diào)焦軌20在靠近透鏡01的端部被連接形成保持透鏡筒17和透鏡 04的剛性調(diào)焦框23。在圖3A至圖3C中示出的機(jī)構(gòu)的功能和強(qiáng)度也能在圖3D至圖3E中實現(xiàn)，即通過倒置靠近透鏡04 —側(cè)的孔-銷接頭21，使得銷被連接到約束框19并且孔位于調(diào)焦框23的鄰接臂的壁上。焦平面05也可以被移至殼體外的透鏡04的另一側(cè)。在圖4A至圖4C中，形成調(diào)焦框23的四個調(diào)焦軌中的兩個已經(jīng)被拿走，留下兩個位于約束框19的相對側(cè)。這種結(jié)構(gòu)保留了平滑移動所必須的、在多對約束接頭之間的長力矩臂。然而，在沒有90度設(shè)置調(diào)焦軌支撐對的情況下，調(diào)焦框在移動時可能會繞Z-軸傾斜或轉(zhuǎn)動。剛性U形件或約束框軌28被安裝成環(huán)繞約束框19并且被連接到調(diào)焦框23，該約束框軌通過兩個槽-銷接頭31與調(diào)焦框在頂側(cè)和底側(cè)相交，這僅允許有限的沿Z軸的滑動。當(dāng)U形件觀的兩臂與軸M相連接時，構(gòu)成了完整的環(huán)繞約束框19的框架并且U形件 28的兩臂能在與約束框19的側(cè)壁上的襯套件一起形成的兩轉(zhuǎn)動型的孔-銷接頭四上樞轉(zhuǎn)。U形件觀因此被連接到調(diào)焦框23和約束框19。兩個槽-銷接頭31防止當(dāng)調(diào)焦框移動時構(gòu)成調(diào)焦框23的這些調(diào)焦軌20俯仰(繞 Z軸轉(zhuǎn)動)。在圖4C中，在構(gòu)成調(diào)焦框23的調(diào)焦軌20任一端的滑動型孔-銷接頭21，22 防止調(diào)焦框左右搖擺(當(dāng)調(diào)焦框移動時繞Y軸轉(zhuǎn)動)。在圖5A中，圖4A至圖4C中的剛性U形件28已經(jīng)被拆分并且表現(xiàn)為通過固定的左上孔-銷接頭34連接到軸33的上端的右上連接件32和通過固定的左下孔-銷接頭36 連接到同一軸33下端的右下連接件35。右側(cè)的軸33穿過在約束框19右側(cè)的兩個襯套件 37，這允許在右側(cè)的組合U形件好像被放入銷-孔接頭中一樣可自由樞轉(zhuǎn)。右上連接件32 形狀類似于字母L，提供了長杠桿，其能用于樞轉(zhuǎn)由右上連接件32、右下連接件35和在襯套件37中的軸33構(gòu)成的U形件。U形件的其余部分現(xiàn)在表現(xiàn)為兩個相同的杠桿，即位于約束框19的上表面上的上杠桿39和位于下表面的下杠桿40。上杠桿39的右側(cè)通過上銷-開口槽接頭41連接到右上連接件32的左側(cè)。下杠桿40的右側(cè)通過銷-開口槽接頭42連接到右下連接件35的左側(cè)。上杠桿39的左側(cè)具有孔43。下杠桿40的左側(cè)也具有孔44。在約束框的左側(cè)有兩個襯套件45。上杠桿39通過位于左側(cè)的軸46連接到下杠桿40，該軸穿過上面提到的孔 43,44和兩個襯套件45。根據(jù)應(yīng)用場合，左側(cè)的軸46和上、下杠桿39，40之間的連接也被安裝成適于自由浮動。在工作裝置例如帶有調(diào)焦透鏡的成像裝置中，形狀像杠桿的右上連接件32的遠(yuǎn)端具有標(biāo)線47，當(dāng)右上連接件移動時該標(biāo)記將指向分度調(diào)焦標(biāo)尺48。這將允許使用者能控制裝置的調(diào)焦。只要調(diào)焦標(biāo)線與成像透鏡04的實際焦點06同步，調(diào)焦標(biāo)尺48將適用。在實際的大批量生產(chǎn)中，調(diào)焦透鏡的任何給定樣本中通常存在焦點范圍。甚至焦點06的小偏差也會導(dǎo)致杠桿上的標(biāo)記與調(diào)焦刻度48未一致。為了糾正這個問題，本發(fā)明的另一實施例提供一種裝配-時間方法，用于對透鏡04的焦點06進(jìn)行修正來糾正焦點偏差。為了正常工作，這種焦點修正方法必須獨立于主調(diào)焦杠桿進(jìn)行工作，該主調(diào)焦杠桿用右上連接件32 表不。圖5A至圖5C中的上杠桿在圖6A至圖6D中轉(zhuǎn)換成短的左上連接件50和在中間的上差動件51，它們通過可轉(zhuǎn)動的孔-銷接頭相連接。圖5A至圖5C中的下杠桿40在圖 6A至圖6D中轉(zhuǎn)換成相配的短的下左連接件53和下差動件M，它們通過另一孔-銷接頭55 相連接。在圖6A至圖6D中，短的左上連接件50通過固定的上孔-銷接頭43連接到軸46。 軸46穿過連接到約束框19的兩個襯套件45，軸能在其中自由轉(zhuǎn)動。軸的另一端則通過固定的下孔-銷接頭44連接到短的左下連接件53。左上和左下連接件50，53與位于左側(cè)的軸46的組合形成縮短的U-形件，其是剛性的但在約束襯套件45中樞轉(zhuǎn)。以上圖5A至圖5D和圖6A至圖6D中示出的兩縮短U-形件提供兩獨立機(jī)構(gòu)用于調(diào)整透鏡04的焦點06，其中一對上和下差動件51，M位于中間，防止調(diào)焦框23俯仰。通過調(diào)焦杠桿控制的一種機(jī)構(gòu)由用戶使用來根據(jù)調(diào)焦標(biāo)記對透鏡進(jìn)行調(diào)焦。通過一對差動件 51,54的位置控制的另一機(jī)構(gòu)被用來修整透鏡04的焦點，從而使其與調(diào)焦刻度48的位置相配合。在圖6A至圖6D中，由右上連接件32、右側(cè)的軸33和右下連接件35組成的右側(cè)U 形件的運(yùn)動引起上和下差動件51，54同步移動，而差動件的移動又使調(diào)焦框23沿光軸12 移動。由左下連接件50，左側(cè)的軸46和左下連接件53組成的左側(cè)U形件的運(yùn)動還引起上和下差動件51，54同步移動，而差動件的移動又使調(diào)焦框23沿光軸12移動。對于如由調(diào)焦刻度48確定的表現(xiàn)為右上連接件32的調(diào)焦杠桿的任何給定位置， 調(diào)焦透鏡04的焦點06能通過改變左側(cè)U形件的位置進(jìn)行校驗和修整。當(dāng)調(diào)焦杠桿被設(shè)定到給定位置時，上和下銷-開口槽接頭41、42成為兩個樞軸點，該對上和下中間差動件51、 M能繞其樞轉(zhuǎn)。一旦找到最優(yōu)位置，將鎖住左側(cè)U形件，并且透鏡單元的焦點修整值被固定而與預(yù)定的調(diào)焦標(biāo)尺48 —致，如圖7所示。在本實用新型的另一個實施例中，左側(cè)的自由轉(zhuǎn)動的縮短U-形件被制成可調(diào)整和可鎖定的。如圖7所示，圖6A至圖6D中的左上連接件50被轉(zhuǎn)換成扇形調(diào)整件57。該扇形調(diào)整件57設(shè)有螺釘-軌道鎖定機(jī)構(gòu)58，該鎖定機(jī)構(gòu)位于在左上孔-銷接頭43和將該扇形調(diào)整件57連接到上差動件51的轉(zhuǎn)動的孔-銷接頭52之間。左側(cè)U形件57的可能弧形運(yùn)動由在扇形調(diào)整件57的弧形軌道來約束。螺釘-軌道鎖定機(jī)構(gòu)58中的螺釘被旋擰入約束框19中而能被上緊以將被確定的焦點修整位置固定。三維(3D)成像裝置通過模擬一對人眼工作，其設(shè)有一對圖像采集透鏡，用以從不同的角度來采集同一目標(biāo)的一對圖像。從不同角度看到的物體的視位的差異被稱為視差。 人腦處理具有帶有視差的圖像對后得到立體視覺。當(dāng)目標(biāo)相對遙遠(yuǎn)時，進(jìn)入一對眼睛的入射光路幾乎是平行的，因此人們直視前方。 當(dāng)目標(biāo)相對較近時，進(jìn)入一對眼睛中的入射光路相對于一對眼睛將不得不與物體的中心線成一定角度。當(dāng)聚焦在近處的目標(biāo)上時，一對眼睛將自然轉(zhuǎn)向，從而每個眼的光軸向目標(biāo)會聚并使每個圖像位于焦平面的中心。這成為視差補(bǔ)償。當(dāng)基本的3D成像裝置集中在近處的目標(biāo)上時，進(jìn)入圖像采集透鏡的入射光路也會相對成像裝置與目標(biāo)的中心線成一定角度。當(dāng)3D成像裝置對準(zhǔn)目標(biāo)時，成對采集到的圖像均不以光軸為中心。如果裝置被如此轉(zhuǎn)動，使得一對圖像中的一個以一側(cè)的圖像采集平面的光軸為中心，那么另一圖像甚至進(jìn)一步遠(yuǎn)離另一側(cè)的圖像采集平面的光軸的中心。在實際的3D成像裝置中，缺點是一對圖像中的一個或兩個圖像將被不適當(dāng)?shù)夭们?，并且在一?cè)或兩側(cè)會丟失大量的圖像信息。本實用新型公開了一種用于3D成像裝置的新的調(diào)焦機(jī)構(gòu)以及將一種用于將這種調(diào)焦機(jī)構(gòu)與另一種機(jī)構(gòu)相結(jié)合來改變一個或全部兩個光軸的角度以使裝置能模擬一對人眼的視差補(bǔ)償功能的方法。圖8A和圖8B示出了本實用新型的另一個實施例。由右上連接件32、右側(cè)的軸33 和右下連接件35組成的右側(cè)U形件可具有附接到軸33的凸輪59，以將協(xié)同運(yùn)動施加到其它機(jī)械結(jié)構(gòu)，例如反射鏡支座60。焦點的調(diào)整通過設(shè)有標(biāo)記的調(diào)焦標(biāo)尺48進(jìn)行跟蹤并通過右側(cè)U形件的移動來實現(xiàn)。這將同時改變安裝在可調(diào)反射鏡支座60上的可調(diào)反射鏡61的角度，從而改變了右側(cè)的圖像采集結(jié)構(gòu)的光軸。右側(cè)U形件的相同運(yùn)動可以同時關(guān)聯(lián)到一個以上的可調(diào)反射鏡。圖8C是典型的3D成像裝置的剖視圖，其具有雙透鏡組件62和四個光反射鏡，限定出了間隔開一定距離的兩個圖像采集結(jié)構(gòu)，每個圖像采集結(jié)構(gòu)具有獨立于另一個圖像采集結(jié)構(gòu)的光軸。在圖8C中，四個反射鏡中的一個是圖8A至圖8B中的可調(diào)反射鏡61，安裝在反射鏡支座60中并在鉸接頭63上樞轉(zhuǎn)。由右上連接件32實現(xiàn)的調(diào)焦杠桿控制雙透鏡組件62的焦點，同時通過凸輪59將協(xié)同運(yùn)動施加到可調(diào)反射鏡61。彈簧64連接到鏡支座 60并反作用于約束框19，以施加一力來確保位于鏡支座60頂部的凸輪從動件65始終與凸輪59接合。表現(xiàn)為右上連接件32的調(diào)焦杠桿和可調(diào)反射鏡61之間的連接可被如此校準(zhǔn)，使得通過可調(diào)圖像采集結(jié)構(gòu)在焦平面上形成的圖像的位置能用來指示調(diào)焦杠桿的位置，并因此確定目標(biāo)與成像裝置的距離。如果通過可調(diào)圖像采集結(jié)構(gòu)形成的圖像能在已校準(zhǔn)的光學(xué)或數(shù)字取景器中觀察到，那么該裝置將成為測距儀。這種功能可通過在裝置中使用或者不使用電子元件來實現(xiàn)。在3D成像術(shù)中，當(dāng)從彼此間隔開的兩個圖像采集結(jié)構(gòu)拍攝時，目標(biāo)可以表現(xiàn)為具有寬度和不同視野的目標(biāo)平面。在圖8D中，示出了圖8C中的3D成像裝置的剖視圖，其中光路顯示了在遠(yuǎn)處、中間位置和近處的目標(biāo)平面。插入圖8D是為了清楚地示出已編號的部件位置隨光路在三幅圖中的變化。在3D成像裝置中，由可調(diào)圖像采集結(jié)構(gòu)形成的圖像和由另一圖像采集結(jié)構(gòu)形成的圖像將能并列地從設(shè)置到圖像采集裝置中的光學(xué)或數(shù)字取景器中觀察到。這對圖像68， 69首先被捕獲在焦平面05內(nèi)。這對圖像68，69的該相對位置將指示目標(biāo)平面67是否位于圖像采集裝置的中心軸線上的某一點處，兩個圖像采集結(jié)構(gòu)的光軸會聚在該點處。在圖8D中，當(dāng)目標(biāo)平面67位于這一點時，其將會自動對焦。在實際情況下，目標(biāo)平面67不會移動到與兩光軸發(fā)生會聚的那一點重合。因此，在3D成像裝置中，兩光軸被制成相對彼此樞轉(zhuǎn)，從而能發(fā)現(xiàn)會聚點。這種特性使裝置具有相關(guān)的焦點定位能力。這種能力可以通過在裝置中使用或者不使用電子元件來實現(xiàn)。實際上，3D成像裝置和可調(diào)反射鏡僅需要相對中心線和相對彼此稍微傾斜來實現(xiàn)視差補(bǔ)償。這種幾乎察覺不到的位移很難顯示在按原物比例精確繪制的圖上。為了清晰起見，相對位移在圖中被夸大示出。另外，實際上，形成U形件的每個連接件的相對長度可以變化。所提及的所有的方向和位置的描述，例如左、右、上、下、前、后以及所有的相對長度和尺寸的描述均是為了容易理解附圖而言。在其它實施例中，只要在適用于上面描述的基本原理的情況下，提到的這些物件可以被移動到其它位置或者轉(zhuǎn)換成不同的形狀或者與在另一側(cè)的相應(yīng)物件進(jìn)行交換，并且相對尺寸和長度可以變化。已經(jīng)重點通過優(yōu)選實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的多種變化和變型也涵蓋在本實用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于具有光軸的至少一個透鏡的調(diào)焦座，所述透鏡安裝在調(diào)焦筒中，其特征是， 所述調(diào)焦座包括用于固定保持所述調(diào)焦筒的調(diào)焦框，該調(diào)焦框具有至少一對對置的軌；和可操作地連接到所述調(diào)焦框的一體式約束框；所述調(diào)焦框可相對所述約束框移動來調(diào)整所述至少一個透鏡的焦點，所述約束框具有位于該調(diào)焦筒兩側(cè)的上表面和相對的下表面，以及位于該調(diào)焦筒兩側(cè)上的相對的側(cè)面；在所述約束框和所述調(diào)焦框之間的連接呈滑移接頭的形式，來保持所述調(diào)焦框相對所述約束框沿所述光軸的移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦座，其特征是，所述滑移接頭包括軌接納孔組，用于以滑動接合方式接納相應(yīng)的軌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦座，其特征是，所述滑移接頭包括安裝到所述調(diào)焦框的四調(diào)焦框軌組和在所述約束框中用于接納該四調(diào)焦框軌組的四軌接納孔組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦座，其特征是，所述滑移接頭包括安裝到所述調(diào)焦框的相對側(cè)并從該調(diào)焦框的相對側(cè)延伸出來的一對調(diào)焦框軌和在所述約束框中用于滑動接合地接納相應(yīng)的所述調(diào)焦框軌的一對軌接納孔，和安裝到所述約束框并從該約束框延伸出來的一對約束框軌和在所述調(diào)焦框中用于接納相應(yīng)的所述約束框軌的一對軌接納孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的調(diào)焦座，其特征是，所述約束框軌包括剛性U形件，其環(huán)繞所述約束框的其余側(cè)并被連接到所述調(diào)焦框，其中所述滑移接頭包括一對由銷-開口槽組成的接頭，所述U形件具有相對端；所述約束框軌還包括與所述約束框可轉(zhuǎn)動連接并聯(lián)接到該U形件的相對端的軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)焦座，其特征是，所述滑移接頭包括安裝到所述調(diào)焦框的相對側(cè)并從該調(diào)焦框的相對側(cè)延伸出的一對相對的調(diào)焦框軌和在所述約束框中用于滑動接合地接納相應(yīng)的所述調(diào)焦框軌的一對軌接納孔；安裝到約束框并從所述約束框延伸出的一對約束框軌和在所述調(diào)焦框中用于接納相應(yīng)的約束框軌的一對軌接納孔；其中所述調(diào)焦座還包括第一軸和相對的平行的第二軸，所述第一軸和第二軸在所述約束框的相對側(cè)和所述調(diào)焦框的相對側(cè)可轉(zhuǎn)動地連接到所述約束框，并垂直于且偏離所述一對相對的調(diào)焦框軌，所述第一軸和第二軸各具有靠近所述約束框頂面的上端和靠近所述約束框下表面的下端，其中所述約束框軌包括環(huán)繞所述約束框的其余側(cè)面并連接到所述調(diào)焦框的U形件組件，所述U形件組件包括第一上連接件，其通過呈上孔-銷接頭形式的第一滑移接頭連接到所述軸中的該第一軸的上端；第一下連接件，其通過呈下孔-銷接頭形式的第一滑移接頭連接到所述軸中的該第一軸的下端；所述第一上連接件和所述第一下連接件之一具有長臂，用于樞轉(zhuǎn)所述第一上連接件、 所述第一下連接件和所述第一軸；上杠桿，位于所述約束框的該上表面，并通過呈上銷-開口槽接頭形式的滑移接頭連接到所述第一上連接件和通過第二上孔-銷接頭連接到所述第二軸的上端；下杠桿，布置在所述約束框的下表面，并通過呈第一下銷-開口槽接頭形式的滑移接頭連接到所述第一下連接件和通過呈第二下孔-銷接頭形式的滑移接頭連接到所述第二軸的下端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)焦座，其特征是，還包括分度調(diào)焦標(biāo)尺，并且所述第一上連接件和第一下連接件之一的所述長臂具有標(biāo)線，用于與所述分度調(diào)焦標(biāo)尺協(xié)作來使所述調(diào)焦座的用戶能夠控制所述調(diào)焦座的調(diào)焦。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)焦座，其特征是， 所述上杠桿包括上差動件，其具有通過呈第一上銷-開口槽接頭形式的滑移接頭連接到所述第一上連接件的第一端，和相對的第二端；和第二上連接件，其具有通過呈上孔-銷接頭形式的滑移接頭連接到所述上差動件的所述相對的第二端的第一端，和通過呈第二孔-銷接頭形式的滑移接頭連接到所述第二軸的所述上端的第二端；和所述下杠桿包括下差動件，其具有通過呈第一下銷-開口槽接頭形式的滑移接頭連接到所述第一下連接件的第一端，和相對的第二端；和第二下連接件，其具有通過呈下孔-銷接頭形式的滑移接頭連接到所述下差動件的所述相對的第二端的第一端，和通過呈第二孔-銷接頭形式的滑移接頭連接到所述第二軸的所述下端的第二端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的調(diào)焦座，其特征是，所述第二上連接件包括扇形調(diào)整件，其具有位于所述第一端和第二端之間的螺釘-軌道鎖定機(jī)構(gòu)，所述螺釘-軌道鎖定機(jī)構(gòu)具有弧形軌道和延伸穿過所述軌道進(jìn)入所述約束框用于約束所述上差動件的可能弧形運(yùn)動的螺釘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)焦座，其特征是，所述螺釘配置成能被上緊來夾住調(diào)焦座的所述部分。
11.一種用于安裝在調(diào)焦筒中的一對平行透鏡的調(diào)焦座，其特征是，所述調(diào)焦座包括 用于固定保持所述調(diào)焦筒的調(diào)焦框，所述調(diào)焦框具有一對相對的框軌；一體式約束框，其可操作地連接到所述調(diào)焦框，用于安裝所述調(diào)焦框來調(diào)整相應(yīng)的平行透鏡的焦點，所述約束框具有位于所述調(diào)焦框兩側(cè)的上表面和相對的平行下表面，所述調(diào)焦框的所述相對的框軌通過孔-銷接頭連接到所述約束框的該上表面和下表面，從而使所述調(diào)焦框能沿該對透鏡的光軸移動，所述約束框包括多個約束框軌，和第一軸和相對的、平行的第二軸，所述第一軸和第二軸在所述調(diào)焦框的相對側(cè)可轉(zhuǎn)動連接到所述約束框并在所述約束框的該上表面和下表面之間延伸，所述第一軸和第二軸各具有靠近所述約束框的所述上表面的上端和靠近所述約束框的所述下表面的下端； 所述約束框軌包括環(huán)繞所述約束框的其余側(cè)并被連接到所述調(diào)焦框的U形組件，所述U形組件包括 通過第一上孔-銷接頭連接到所述第一軸上端的第一上連接件； 通過第一下孔-銷接頭連接到所述第一軸下端的第一下連接件；所述第一上連接件和所述第一下連接件之一具有用于樞轉(zhuǎn)所述第一上連接件、所述第一下連接件和所述第一軸的長臂；上差動件，其具有通過第一上銷-開口槽接頭連接到所述第一上連接件的第一端，和相對的第二端；第二上連接件，其包括通過銷-孔接頭連接到所述差動件的該第二端的第一端和通過銷-孔接頭連接到所述第二軸的上端的第二端，以及具有位于該第一端和第二端之間的螺釘-軌道鎖定機(jī)構(gòu)的扇形調(diào)整件，所述螺釘-軌道機(jī)構(gòu)具有弧形軌道和延伸穿過所述軌道進(jìn)入所述約束框的螺釘；附接到所述第一軸的凸輪；和保持用于改變圖像采集結(jié)構(gòu)的光軸的可調(diào)反射鏡的至少一個鏡支座，所述鏡支座被樞轉(zhuǎn)安裝到樞軸并與所述凸輪可操作接合，用于響應(yīng)所述長臂的移動來調(diào)整圖像。
專利摘要本實用新型提供一種調(diào)焦座，其包括固定到裝有具有光軸的至少一個透鏡的調(diào)焦框，該調(diào)焦框通過滑移接頭連接到約束框，從而使得調(diào)焦框能夠沿著光軸移動，而不會發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)、橫向、轉(zhuǎn)動或搖擺運(yùn)動。
文檔編號G02B7/04GK202159175SQ201120034519
公開日2012年3月7日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者羅德修 申請人:綽銷有限公司