專利名稱：嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于凸輪調(diào)焦領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常情況下，透鏡是圓形的，相應(yīng)的用來裝配固定透鏡的鏡座或鏡筒也是圓形的。為了使結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，加工方便，從易于保證透鏡間同軸度及各種配合公差等各方面綜合考慮，在凸輪調(diào)焦領(lǐng)域中，大多采用的是圓柱凸輪。然而，在某些光學(xué)調(diào)焦系統(tǒng)中，圓柱凸輪結(jié)構(gòu)的使用有其局限性。如圖I所示的光學(xué)系統(tǒng)中，透鏡a與f構(gòu)成第一透鏡組，透 鏡b與e構(gòu)成第二透鏡組，透鏡c與d構(gòu)成第三透鏡組。調(diào)焦時，第一、三透鏡組向左移動，第二透鏡組向右移動，六透鏡構(gòu)成三重嵌套式結(jié)構(gòu)。對于類似于圖I所示的嵌套式光學(xué)系統(tǒng)，采用圓柱凸輪結(jié)構(gòu)將是非常復(fù)雜的，需要用到多層鏡筒或鏡座的套合。隨著嵌套層數(shù)的增加，鏡筒或鏡座的套合層數(shù)會成倍的增加，每一套合層都會存在加工和裝配誤差，如此積累下去，誤差會越來越大，直至無法滿足系統(tǒng)的精度要求。而且，隨著嵌套層數(shù)的增加，需要的凸輪槽數(shù)也會相應(yīng)的增加，如果所有的凸輪槽都加工在同一個鏡筒上，就有可能會出現(xiàn)凸輪槽交叉的現(xiàn)象，導(dǎo)致無法實現(xiàn)各個嵌套層的準(zhǔn)確調(diào)焦。再者，為了能讓滾子或從動件能在凸輪槽內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動，凸輪槽寬度就應(yīng)略大于滾子直徑，這就會導(dǎo)致凸輪槽與滾子之間存在間隙，影響調(diào)焦精度。雖然目前有一些措施能從理論上消除凸輪槽與滾子之間的間隙，但是這樣無疑會增加機(jī)構(gòu)總體的復(fù)雜程度，提高加工成本和裝調(diào)的難度。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足嵌套式光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)焦要求，簡化嵌套式圓柱凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)，避免凸輪槽與滾子的配合間隙誤差，本發(fā)明提供了一種嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)。本發(fā)明解決技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是，嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括第一鏡座、第二鏡座、第三鏡座、第四鏡座、第五鏡座、第六鏡座、第一連桿、第二連桿、第三連桿、滑塊、導(dǎo)軌、第一凸輪、第二凸輪、第三凸輪、從動件，彈簧；第一鏡座、第二鏡座、第三鏡座、第四鏡座、第五鏡座和第六鏡座沿光軸方向依次排列，分別通過滑塊安裝在導(dǎo)軌上，且均能沿導(dǎo)軌軸向滑動；第一鏡座與第六鏡座通過第一連桿固定連接，相對位置保持不變，組成第一鏡座組；第二鏡座與第五鏡座通過第二連桿固定連接，相對位置保持不變，組成第二鏡座組；第三鏡座與第四鏡座通過第三連桿固定連接，相對位置保持不變，組成第三鏡座組；第一鏡座組、第二鏡座組、第三鏡座組之間僅沿光軸方向有相對移動，構(gòu)成嵌套式結(jié)構(gòu)；從動件分別與第一連桿、第二連桿、第三連桿固定連接，且通過彈簧分別與第一凸輪、第二凸輪、第三凸輪的凸輪面滑動緊密接觸；第一凸輪通過從動件和第一連桿驅(qū)動第一鏡座組沿導(dǎo)軌移動；第二凸輪通過從動件和第二連桿驅(qū)動第二鏡座組沿導(dǎo)軌移動；第三凸輪通過從動件和第三連桿驅(qū)動第三鏡座組沿導(dǎo)軌移動。
本發(fā)明具有如下有益效果I、采用獨(dú)立的鏡座結(jié)構(gòu)，通過單獨(dú)調(diào)節(jié)各個鏡座來保證各透鏡的同軸度要求，精度不會隨嵌套層數(shù)的增加而降低，而且嵌套層數(shù)越多，本發(fā)明的優(yōu)勢就越明顯。2、使用單獨(dú)的盤形凸輪對每組透鏡分別進(jìn)行調(diào)焦，相比于在同一凸輪上加工所有凸輪槽，避免了嵌套鏡組之間的耦合聯(lián)動，只要裝調(diào)得當(dāng)，就可以獲得更高的精度。3、利用彈簧力將從動件緊緊壓靠在凸輪面上，避免了凸輪槽與從動件之間的間隙，消除了回程誤差。


圖I是嵌套式光學(xué)系統(tǒng)不意圖；圖2是嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)的立體圖； 圖3是嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)的左視圖；圖4是嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)中鏡座組件示意圖；圖5是嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)中凸輪組件示意具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖2、圖3、圖4、圖5所示，嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)，包括第一鏡座I、第二鏡座2、第三鏡座3、第四鏡座4、第五鏡座5、第六鏡座6、第一連桿7、第二連桿8、第三連桿9、滑塊10、導(dǎo)軌11、第一凸輪12、第二凸輪13、第三凸輪14、從動件15、彈簧16、彈簧擋片17、凸輪軸18、聯(lián)軸器19、電機(jī)20。第一鏡座I與第六鏡座6之間的相對位置保持不變，構(gòu)成第一鏡座組；第二鏡座2與第五鏡座5之間的相對位置保持不變，構(gòu)成第二鏡座組；第三鏡座3與第四鏡座4之間的相對位置保持不變，構(gòu)成第三鏡座組；第一、二、三鏡座組之間彼此僅沿光軸方向有相對位移，六鏡座構(gòu)成嵌套式結(jié)構(gòu)。該調(diào)焦機(jī)構(gòu)通過改變第一鏡座組，第二鏡座組，第三鏡座組的位置以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的調(diào)焦。第一鏡座I、第二鏡座2、第三鏡座3、第四鏡座4、第五鏡座5、第六鏡座6依次固定在六個滑塊10上，滑塊10與導(dǎo)軌11滑動接觸；滑塊10與導(dǎo)軌11的配合精度以及導(dǎo)軌11的直線度都要嚴(yán)格滿足系統(tǒng)的要求。通過修磨鏡座底面或者滑塊10的頂面可調(diào)節(jié)鏡座之間的同軸度，使其達(dá)到系統(tǒng)要求。每個鏡座內(nèi)至少安裝一塊透鏡，第一鏡座I兩側(cè)對稱設(shè)有第一連接孔1-1 ;第二鏡座2兩側(cè)對稱設(shè)有第二連接孔2-1 ;第三鏡座3兩側(cè)對稱設(shè)有第三連接孔3-1 ;第四鏡座4兩側(cè)對稱設(shè)有第四連接孔4-1 ;第五鏡座5兩側(cè)對稱設(shè)有第五連接孔5-1 ;第六鏡座6兩側(cè)對稱設(shè)有第六連接孔6-1。為了保證連接孔的同軸度與一致性，可采用整體加工法，即同組內(nèi)的兩鏡座固定在一起同時加工連接孔。第一連接孔1-1、第二連接孔2-1、第三連接孔3-1、第四連接孔4-1、第五連接孔5-1、第六連接孔6-1均為凸臺結(jié)構(gòu)，必要時可修磨此凸臺以調(diào)節(jié)鏡座間的相對位置。第一連桿7的兩端分別與第一鏡座I上的連接孔1-1和第六鏡座6上的連接孔6-1固定連接，以保持第一鏡座I與第六鏡座6的相對位置不變,將第一鏡座I與第六鏡座6連接成一整體，構(gòu)成第一鏡座組；同樣地，第二連桿8的兩端分別與第二鏡座2上的連接孔2-1和第五鏡座5上的連接孔5-1固定連接，以保證第二鏡座2與第五鏡座5的相對位置不變，將第二鏡座2與第五鏡座5連接成一整體，構(gòu)成第二鏡座組；第三連桿9的兩端分別與第三鏡座3上的連接孔3-1和第四鏡座4上的連接孔4-1固定連接，以保持第三鏡座3與第四鏡座4的相對位置不變，將第三鏡座3與第四鏡座4連接成一整體，構(gòu)成第三鏡座組。凸輪機(jī)構(gòu)采用偏心直動平底從動件凸輪機(jī)構(gòu)，三個從動件15(本實例中，由于三個凸輪的從動件相同，所以采用同一編號15。根據(jù)不同的應(yīng)用，三個從動件也可采用不同的形狀或大小，例如較大的凸輪可以采用較長的從動件，較小的凸輪采用較短的從動件)分別固定在第一連桿7、第二連桿8和第三連桿9上，彈簧擋片17固定在導(dǎo)軌11的底部，從動件15與彈簧擋片17之間設(shè)有彈簧16。依靠彈簧16的拉力或壓力使得從動件15的一面始終與第一凸輪12、第二凸輪13、第三凸輪14的凸輪輪廓面緊密滑動連接。第一凸輪12、第二凸輪13、第三凸輪14分別固定在凸輪軸18的相應(yīng)位置，凸輪軸18通過聯(lián)軸器19與電機(jī)20相連。
整個調(diào)焦過程為電機(jī)20轉(zhuǎn)動，帶動凸輪軸18上的第一凸輪12、第二凸輪13、第三凸輪14旋轉(zhuǎn)，從而推動從動件15，三個從動件15分別帶動第一連桿7、第二連桿8、第三連桿9運(yùn)動，與第一連桿7、第二連桿8、第三連桿9相連的各組鏡座相應(yīng)的移動，實現(xiàn)調(diào)焦運(yùn)動。各組鏡座的運(yùn)動規(guī)律由第一凸輪12、第二凸輪13、第三凸輪14的輪廓曲線決定。
權(quán)利要求
1.嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在干，該機(jī)構(gòu)包括第一鏡座(I)、第二鏡座(2)、第三鏡座(3)、第四鏡座(4)、第五鏡座(5)、第六鏡座(6)、第一連桿(7)、第二連桿(8)、第三連桿(9)、滑塊(10)、導(dǎo)軌(11)、第一凸輪(12)、第二凸輪(13)、第三凸輪(14)、從動件(15)、彈簧(16);第一鏡座(I)、第二鏡座(2)、第三鏡座(3)、第四鏡座(4)、第五鏡座(5)和第六鏡座(6)沿光軸方向依次排列，分別通過滑塊(10)安裝在導(dǎo)軌(11)上，且均能沿導(dǎo)軌(11)軸向滑動；第一鏡座(I)與第六鏡座(6)通過第一連桿(7)固定連接，相對位置保持不變，組成第一鏡座組；第二鏡座(2)與第五鏡座(5)通過第二連桿(8)固定連接，相對位置保持不變，組成第二鏡座組；第三鏡座(3)與第四鏡座(4)通過第三連桿(9)固定連接，相對位置保持不變，組成第三鏡座組；第一鏡座組、第二鏡座組、第三鏡座組之間僅沿光軸方向有相對移動，構(gòu)成嵌套式結(jié)構(gòu)；從動件(15)分別與第一連桿(7)、第二連桿(8)、第三連桿(9)固定連接，且通過彈簧(16)分別與第一凸輪(12)、第二凸輪(13)、第三凸輪(14)的凸輪面滑動緊密接觸；第一凸輪(12)通過從動件(15)和第一連桿(7)驅(qū)動第一鏡座組沿導(dǎo)軌(11)移動；第二凸輪(13)通過從動件(15)和第二連桿(8)驅(qū)動第二鏡座組沿導(dǎo)軌(11)移 動；第三凸輪(14)通過從動件(15)和第三連桿(9)驅(qū)動第三鏡座組沿導(dǎo)軌(11)移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的第一連桿(7)的兩端分別與第一鏡座(I)上的第一連接孔(1-1)和第六鏡座(6)上的第六連接孔(6-1)固定連接；所述的第二連桿(8)的兩端分別與第二鏡座(2)上的第二連接孔(2-1)和第五鏡座(5)上的第五連接孔(5-1)固定連接；所述的第三連桿(9)的兩端分別與第三鏡座(3)上的第三連接孔(3-1)和第四鏡座(4)上的第四連接孔(4-1)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的第一連接孔(1-1)、第二連接孔(2-1)、第三連接孔(3-1)、第四連接孔(4-1)、第五連接孔(5-1)、第六連接孔(6-1)均為凸臺結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的第一凸輪(12)、第二凸輪(13)、第三凸輪(14)均為盤形凸輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的第一鏡座(I)、第二鏡座(2)、第三鏡座(3)、第四鏡座(4)、第五鏡座(5)和第六鏡座(6)內(nèi)至少安裝一塊透鏡。
全文摘要
嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)，屬于凸輪調(diào)焦領(lǐng)域。本發(fā)明提供的嵌套式盤形凸輪調(diào)焦機(jī)構(gòu)解決了嵌套式光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)焦精度低等問題，該機(jī)構(gòu)主要包括第一鏡座、第二鏡座、第三鏡座、第四鏡座、第五鏡座、第六鏡座、滑塊、導(dǎo)軌、盤形凸輪、從動件及彈簧等部件；第一鏡座與第六鏡座構(gòu)成第一鏡座組，第二鏡座與第五鏡座構(gòu)成第二鏡座組，第三鏡座與第四鏡座構(gòu)成第三鏡座組；各鏡座組之間僅沿光軸方向有相對移動，構(gòu)成嵌套式結(jié)構(gòu)；三個盤形凸輪分別通過從動件控制三組嵌套鏡座的運(yùn)動規(guī)律，改變?nèi)M嵌套鏡座的位置，從而實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的調(diào)焦；本發(fā)明采用獨(dú)立的鏡座和盤形凸輪結(jié)構(gòu)，相比圓柱凸輪，結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低，調(diào)焦精度高。
文檔編號G02B7/10GK102854602SQ20121031294
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者李小虎 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所