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申请/专利权人：中国电子科技集团公司第十一研究所

摘要：本发明公开了一种三视场光学切换机构，属于光学技术领域，光学切换机构包含光学切换组件和传动定位组件，光学切换组件主体为一正方体结构，在正方体结构的其中两组相对平面上分别安装有第一视场切换组件和第二视场切换组件，剩下一组相对平面敞开构成第三视场切换组件，光学切换组件的一对角轴线上设置有两个转动轴，所述转动轴用于将光学切换组件安装到框架内，在任意稳定时刻一组相对平面上的光轴与系统的主光轴重合。本发明光学切换机构的光学切换组件巧妙的利用正方体的特点，设计了光学切换组件，解决了光学系统三视场切换的难题，同时节省了空间。

主权项：1.一种三视场光学切换机构，其特征在于，所述光学切换机构包含光学切换组件和框架；所述光学切换组件主体为一正方体结构，在正方体结构的其中两组相对平面上分别安装有第一视场切换组件和第二视场切换组件，剩下一组相对平面敞开构成第三视场切换组件，光学切换组件的一对角轴线上设置有两个转动轴，所述转动轴用于将光学切换组件安装到所述框架内，在任意稳定时刻一组相对平面上的光轴与系统的主光轴重合；所述光学切换机构还包含传动定位组件；所述传动定位组件包含底座、电机、蜗杆轴、蜗轮、凸轮轴、主动拨轮以及从动拨轮；所述电机的输出端连接至所述蜗杆轴，所述蜗杆轴用于带动所述蜗轮转动，所述凸轮轴的一端与所述蜗轮固接，所述凸轮轴远离蜗轮方向上设置有主动拨轮，所述凸轮轴的另一端设置在底座上；所述从动拨轮设置在所述底座上，所述从动拨轮与所述光学切换组件的一转动轴固连，光学切换组件的另一转动轴活动安装在所述框架内，所述底座固接于所述框架上；当所述电机带动所述蜗轮转动时，所述主动拨轮用于带动所述从动拨轮使所述光学切换组件旋转指定角度；所述第一视场切换组件和第二视场切换组件分别为一组视场大小不同的光学透镜，且所述光学透镜通过镜托安装在光学切换组件主体上；所述主动拨轮为互成120°的星形结构，且每个星形角上均设置有一第一光耦档片和一拨动销，所述第一光耦档片沿主动拨轮平面径向设置，拨动销沿垂直与主动拨轮平面设置，在所述底座上设置有一第一光耦开关，在光学切换组件完成一次切换动作后，存在一第一光耦档片将第一光耦合开关挡住。

全文数据：一种三视场光学切换机构技术领域本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种三视场光学切换机构。背景技术随着光学成像技术的发展，要求光学系统具有高质量、多功能的特点，能在探测、识别等模式下工作，以完成系统导航及对目标的搜索、瞄准和跟踪。多视场光学系统是实现上述要求的一种方法。对于多视场切换装置应满足变焦时像面位置与光轴必须保持不变、成像质量合乎要求以及结构紧凑等要求。发明内容本发明实施例提供一种三视场光学切换机构，实现大、中、小三个视场的快速稳定切换，同时保证三个视场的像面与光轴的一致性。第一方面，本发明实施例提供一种光学切换组件，光学切换组件实际上可以看作是一个正方体，正方体有三组相对的平面，当正方体围绕对角轴线转动时，与对角轴线的其中一个端点相邻的三个面都可以到达同一个位置。将正方体的其中两组相对的平面安装上光学镜片，分别组成第一视场切换组件和第二视场切换组件，另外一组相对平面敞开，可以直接透光形成第三视场切换组件，三个视场切换组件构成光学切换组件。将组件放置在整个光路的相应位置，正六面体其中的一个平面法向与光轴重合。从而实现大、中、小三个视场相互切换。第二方面，本发明实施例提供一种传动定位组件，传动定位组件的作用主要有两个，其一是驱动光学切换组件转动，其二是当光学切换组件转动到相应位置后将其锁死。传动定位组件采用直流电机驱动，蜗轮蜗杆传动方式驱动光学切换组件转动。虽然蜗轮蜗杆有自锁能力，但存在一定间隙，无法保证光轴的稳定性，所以还需要另外添加锁紧定位装置。本发明提出的解决方案是蜗轮分别带动拨动机构和凸轮机构完成两组运动，通过与两个光耦开关相互配合，达到转动与自锁定位的双重效果。从而完成视场切换的功能，并保证光轴重复定位精度和单个视场的稳定度。本发明有益效果：本发明光学切换机构巧妙的利用正方体的特点，设计了光学切换组件，解决了光学系统三视场切换的难题，同时节省了空间。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本发明实施例光学切换组件示意图；图2为本发明实施例传动定位组件与框架的结构示意图；图3为本发明实施例光学切换机构剖视图；图4为本发明实施例光学切换机构整体示意图；图5为本发明实施例光学切换机构原理图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。针对光学系统需要进行大、中、小三个视场切换的需求，本发明实施例设计了该三视场切换机构，该切换机构主要由两部分构成：光学切换组件和传动定位组件，两者之间分别用框架和底座连接整合，该三视场切换机构还与整个光学系统连接。本发明第一实施例提供一种三视场光学切换机构的光学切换组件，如图1所示，该光学切换组件9整体呈一正六面体结构，该正六面体结构的其中两组相对平面上分别通过镜托安装有两组光学透镜分别组成第一视场切换组件和第二视场切换组件，参见图中911、912和921、922，分别对应中视场和大视场，剩余的一组相对平面敞开形成第三视场切换组件，由此组成小中大三种不同的视场。在正六面体框架的对角轴线上安装有两个转动轴94和93，转动轴94安装在框架12内，转动轴93连接至传动定位组件。光学切换组件9的安装位置为：其中一组光学透镜光轴与系统主光轴重合，本实施例中对角轴线与系统主光轴所成夹角为54.7°，两转动轴安装在对角轴线上，在实际应用中可根据安装面设置以及实际需要对该角度进行小范围调整。传动定位组件每旋转120°，正六面体框架9切换下一组相对平面进入主光路，取代上一组相对平面的位置，光学切换组件9完成一次视场切换。配合控制电路，可以根据指令，完成大、中、小任意视场的切换，同时实现了占用空间体积小，同时具有光轴重复定位精度高、单个视场稳定度高的优点。同时为了减轻光学切换组件本身自重，如图1所示，本实施例的光学切换组件将正六面体的八个棱角均按指定角度切割，并根据实际需要加工转动轴安装孔，用于安装转动轴，如图1所示，本实施例中转动轴安装孔有两组，起到了安装孔备用兼具美观的作用。本发明第二实施例提供一种三视场光学切换机构的传动定位组件，参见图2、图3所示，传动定位组件包含电机1，蜗杆轴2，电机1的输出端连接至蜗杆轴2，当电机1转动时带动蜗杆轴2一起沿同一轴线旋转，由此蜗杆轴带动蜗轮21转动，还包含凸轮轴3，其中，凸轮轴3的一端与蜗轮21固接，从而使得凸轮轴3能与蜗轮21一同转动，在凸轮轴上设置有主动拨轮7，主动拨轮7的形状是一个互成120°的星形结构，每一个角上分别安装一个第一光耦挡片71和一个拨动销72，共三个第一光耦挡片和三个拨动销，其中第一光耦挡片71沿着整个主动拨轮7平面的径向设置，拨动销72在星形结构角上沿垂直于主动拨轮7平面设置，凸轮轴3的另一端设置在底座13上，凸轮轴3与底座13活动连接，如图2所示，底座13固接在光学切换组件安装的框架12上，在实际操作中也可以将底座13和框架12一体成型，从而保证整个结构的强度和美观。如图2所示，切换机构还包含从动拨轮8，从动拨轮8为一个圆盘结构，圆盘结构内有三个互成120°的长槽81和三个互成120°的短槽82，长槽81与相邻的短槽82之间互成60°。如图2所示，其中长槽3沿径向分布，且长槽81之间相交于从动拨轮8圆盘结构中心位置且相互连通，短槽82设置在从动拨轮8圆盘结构的边沿且贯穿圆盘结构边沿，同时从动拨轮8上设置有一个第二光耦挡片83。当主动拨轮7转动时，每一个拨动销72正好对应从动拨轮8上的一个长槽，主动拨轮7旋转120°过程中，拨动销72滑过从动拨轮8上的长槽81，一进一出过程中带动从动拨轮8也旋转120°，旋转完成后，主动拨轮7上的一个第一光耦挡片71挡住第一光耦开关10。从动拨轮8与光学切换组件9固连，从动拨轮8转动120°带动光学切换组件9也旋转120°，完成一次视场切换动作，完整完成大中小一个完整周期的视场切换动作即三次视场切换动作后，第二光耦挡片83挡住第二光耦开关11。可选的，本发明另一实施例在前述结构的基础上，在凸轮轴3设置圆柱凸轮4，在圆柱凸轮4外套上紧销钉支架5，圆柱凸轮4上的凸轮槽通过锁紧销钉支架5上的导柱51带动锁紧销钉支架5上下直线运动，同时在锁紧销钉支架5上安装锁紧销钉6，从而在锁紧销钉支架5上下直线运动时，锁紧销钉6也一起上下直线运动，并插入从动拨轮8上面的短槽82内，同时该时刻满足光学切换组件9恰好切换完一个视场，主动拨轮7上的一个第一光耦挡片71恰好挡住第一光耦开关10。可选的，本发明还可以包含一套控制电路，该控制电路用于与整个切换机构中的两个光耦开关互相配合，通过控制电路控制电机的启动和停止，形成闭环系统，实现控制切换视场的目的。配合控制电路本发明能够实现大、中、小三视场更加快速准确的切换。上述电机1，蜗杆轴2，凸轮轴3，第一光耦开关10等部件均设置在底座13上，对应的底座13上设置有安装孔，同时还可以在底座13上设置扩展孔，从而根据实际需要添加设备。本发明技术光学切换机构整体示意图以及原理图可参见图4、图5，总体可概述为：电机1与蜗杆轴2相连，带动蜗杆轴2旋转，通过蜗轮蜗杆机构，带动蜗轮21转动；凸轮轴3与蜗轮21固连，两者同时转动；凸轮轴3分别与圆柱凸轮4和主动拨轮7连接，完成两组运动，从而达到精确转动与精确自锁定位的双重效果。本发明光学切换机构利用蜗轮蜗杆传动方式，同时带动拨动机构和凸轮机构，巧妙地完成了驱动、自锁与定位的功能，具有较高的重复定位精度。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

权利要求：1.一种三视场光学切换机构，其特征在于，所述光学切换机构包含光学切换组件和框架；所述光学切换组件主体为一正方体结构，在正方体结构的其中两组相对平面上分别安装有第一视场切换组件和第二视场切换组件，剩下一组相对平面敞开构成第三视场切换组件，光学切换组件的一对角轴线上设置有两个转动轴，所述转动轴用于将光学切换组件安装到所述框架内，在任意稳定时刻一组相对平面上的光轴与系统的主光轴重合。2.如权利要求1所述的光学切换机构，其特征在于，所述光学切换机构还包含传动定位组件；所述传动定位组件包含底座、电机、蜗杆轴、蜗轮、凸轮轴、主动拨轮以及从动拨轮；所述电机的输出端连接至所述蜗杆轴，所述蜗杆轴用于带动所述蜗轮转动，所述凸轮轴的一端与所述蜗轮固接，所述凸轮轴远离蜗轮方向上设置有主动拨轮，所述凸轮轴的另一端设置在底座上；所述从动拨轮设置在所述底座上，所述从动拨轮与所述光学切换组件的一转动轴固连，光学切换组件的另一转动轴活动安装在所述框架内，所述底座固接于所述框架上；当所述电机带动所述蜗轮转动时，所述主动拨轮用于带动所述从动拨轮使所述光学切换组件旋转指定角度。3.如权利要求1所述的光学切换机构，其特征在于，所述第一视场组件和第二视场组件分别为一组视场大小不同的光学透镜，且所述光学透镜通过镜托安装在光学切换组件主体上。4.如权利要求2所述的光学切换机构，其特征在于，所述主动拨轮为互成120°的星形结构，且每个星形角上均设置有一第一光耦档片和一拨动销，所述第一光耦档片沿主动拨轮平面径向设置，拨动销沿垂直与主动拨轮平面设置，在所述底座上设置有一第一光耦开关，在光学切换组件完成一次切换动作后，存在一第一光耦档片将第一光耦合开关挡住。5.如权利要求4所述的光学切换机构，其特征在于，所述从动拨轮为圆盘结构，所述圆盘的表面上沿径向设置有三个互成120°的长槽，长槽之间沿圆盘中心互通，圆盘的表面边沿还设置有三个互成120°的短槽，任一长槽与相邻短槽之间互成60°。6.如权利要求5所述的光学切换机构，其特征在于，在所述从动拨轮上还设置有一第二光耦档片，在所述底座上设置有一第二光耦开关，在完成一轮完整的三视场切换后，第二光耦档片将第二光耦开关挡住。7.如权利要求5所述的光学切换机构，其特征在于，所述传动定位组件还包含圆柱凸轮、销钉支架和锁紧销钉，所述圆柱凸轮设置在凸轮轴远离蜗轮方向上，销钉支架套在圆柱凸轮上，所述销钉支架上设置有一导柱，所述圆柱凸轮上的凸轮槽通过销钉支架上的导柱带动销钉支架做上下运动，所述锁紧销钉设置在销钉支架上，销钉支架上下运动带动所述锁紧销钉插入所述短槽内。8.如权利要求1所述的光学切换机构，其特征在于：所述正方体结构的棱角均呈指定角度切割，其中至少一组对角切割面上设置有转动轴安装孔。9.如权利要求2所述的光学切换机构，其特征在于，还包含控制电路，所述控制电路用于根据第一光耦开关和第二光耦开关的状态控制所述电机的启动和停止。

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