镜头切换装置论文和设计

全文摘要

本实用新型提供了一种镜头切换装置，包括主动轮以及与所述主动轮活动连接的从动轮，所述主动轮安装在所述从动轮的轴向方向的一侧，所述主动轮靠近所述从动轮的一侧设有轨道槽，所述从动轮上设有多个与所述轨道槽配合的凸起，所述主动轮沿第一方向的旋转能够使所述凸起相对于所述轨道槽运动，从而带动所述从动轮沿与所述第一方向相反的第二方向旋转一定的角度。本实用新型结构简单，通过凸起与轨道槽的旋转配合，能够实现带有自锁能力的间歇传动，实现多个光学镜头的快速切换，提高切换效率和切换精度，且传动过程平稳连续、噪音低；主动轮设置在从动轮的轴向投影范围内，降低了径向空间尺寸，使结构更紧凑；轨道槽加工难度低，便于批量加工。

主设计要求

1.一种镜头切换装置，其特征在于，包括主动轮以及与所述主动轮活动连接的从动轮，所述主动轮安装在所述从动轮的轴向方向的一侧，所述主动轮靠近所述从动轮的一侧设有轨道槽，所述从动轮上设有多个与所述轨道槽配合的凸起，所述主动轮沿第一方向的旋转能够使所述凸起相对于所述轨道槽运动，从而带动所述从动轮沿与所述第一方向相反的第二方向旋转一定的角度。

设计方案

2.根据权利要求1所述的镜头切换装置，其特征在于，所述主动轮的轮体直径小于所述从动轮的轮体直径，所述主动轮位于所述从动轮的轴向投影范围内。

3.根据权利要求1所述的镜头切换装置，其特征在于，所述轨道槽开设在所述主动轮的与所述从动轮配合的配合面上，所述主动轮旋转时，所述凸起能够从所述轨道槽的一端移动进入所述轨道槽中并从所述轨道槽的另一端移动离开。

4.根据权利要求1所述的镜头切换装置，其特征在于，所述轨道槽内设有用于将旋转一定角度后的所述从动轮固定的锁紧部。

5.根据权利要求1所述的镜头切换装置，其特征在于，沿所述从动轮的圆周方向均布有多个用于安装光学镜头的安装通孔，每个所述光学镜头分别安装在相应的所述安装通孔中。

6.根据权利要求5所述的镜头切换装置，其特征在于，所述凸起的数量与所述安装通孔的数量相匹配，多个所述凸起沿所述从动轮的圆周方向均布在所述从动轮的表面。

7.根据权利要求6所述的镜头切换装置，其特征在于，所述凸起设置在所述安装通孔的内侧，且所述凸起与所述安装通孔间隔布置。

8.根据权利要求1所述的镜头切换装置，其特征在于，所述凸起为柱形凸起。

9.根据权利要求1所述的镜头切换装置，其特征在于，所述轨道槽为异形轨道槽。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的镜头切换装置，其特征在于，还包括用于驱动所述主动轮旋转的驱动机构，所述驱动机构的输出轴与所述主动轮的输入轴连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别是涉及一种镜头切换装置。

背景技术

医学显微镜等激光应用领域中，经常会出现频繁更换镜头或某组镜片的情况。现有的光学镜头切换装置一般通过外齿轮相互啮合的间歇旋转传动来实现镜头的切换。外齿轮中，主动轮位于从动轮的投影外侧，占用空间较大，不利于光学器件等精密仪器的微型化需求；采用齿轮啮合的传动方式，从动轮与主动轮的加工难度大，要求的加工精度高，两齿轮啮合时由于加工误差可能会出现间隙，影响切换精度；另外，受加工制造影响，传动过程中会出现传动不平稳、噪音大的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决上述缺陷与不足之一，该目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型提供的镜头切换装置通过凸起与轨道槽的旋转配合，能够实现带有自锁能力的间歇传动，实现多个光学镜头的快速切换，减少人工频繁切换镜头，提高切换效率和切换精度，提高切换装置的整体性能；同时，采用凸起与轨道槽配合的传动方式，传动过程平稳连续、噪音低，能够实现光学镜头的稳定切换。

进一步地，所述主动轮的轮体直径小于所述从动轮的轮体直径，所述主动轮位于所述从动轮的轴向投影范围内。将主动轮设置在从动轮的轴向投影范围内，降低了径向空间尺寸，结构更加紧凑，能够满足精密仪器的微型化需求。

进一步地，所述轨道槽开设在所述主动轮的与所述从动轮配合的配合面上，所述主动轮旋转时，所述凸起能够从所述轨道槽的一端移动进入所述轨道槽中并从所述轨道槽的另一端移动离开。轨道槽的设计，大大降低了镜头切换装置的加工难度，减少了加工误差等因素对切换精度的影响，提高切换精度。

进一步地，所述轨道槽内设有用于将旋转一定角度后的所述从动轮固定的锁紧部，可实现带有自锁能力的间歇传动。

进一步地，沿所述从动轮的圆周方向均布有多个用于安装光学镜头的安装通孔，每个所述光学镜头分别安装在相应的所述安装通孔中。将光学镜头均匀布置，每次切换从动轮的旋转角度固定，提高了镜头切换装置的通用性和可靠性。

进一步地，所述凸起的数量与所述安装通孔的数量相匹配，多个所述凸起沿所述从动轮的圆周方向均布在所述从动轮的表面。

进一步地，所述凸起设置在所述安装通孔的内侧，且所述凸起与所述安装通孔间隔布置，使得每一凸起均能够沿轨道槽移动，且相邻或相间的凸起之间能够提供额外的作用力，提高切换效果。

进一步地，所述凸起为柱形凸起。柱形凸起的表面圆滑过渡，能够减少凸起21与轨道槽11的刚性碰撞，提高运行可靠性。

进一步地，所述轨道槽为异形轨道槽。平滑过渡的异形轨道能够降低凸起与轨道槽之间的滑动摩擦，提高传动效率。

进一步地，还包括用于驱动所述主动轮旋转的驱动机构，所述驱动机构的输出轴与所述主动轮的输入轴连接。通过驱动机构提供的动力将主动轮的旋转运动转化为凸起的曲线运动，再将凸起的曲线运动转化为从动轮2的转动，传动结构简单可靠，传动效率高。

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，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例提供的镜头切换装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的镜头切换装置的主视图；

图3为本实用新型实施例提供的镜头切换装置的侧视图；

图4为本实用新型实施例提供的镜头切换装置的主动轮的结构示意图；

图中附图标记如下：

1-主动轮 2-从动轮

101-轮体 1011-轮体的外壁

102-主动轮的输入轴 11-轨道槽

111-锁紧部 201-从动轮的中心轴

21-凸起 211-第一凸起

212-第二凸起 22-安装通孔

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方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，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方式所限制。相反，提供这些实施方式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。

图1至图4示出了根据本实用新型的实施方式提供的镜头切换装置的结构示意图。如图1至图4所示，本实用新型提供的镜头切换装置包括主动轮1以及与主动轮1活动连接的从动轮2，主动轮1安装在从动轮2的轴向方向的一侧，主动轮1靠近从动轮2的一侧设有轨道槽11，从动轮2上设有多个与轨道槽11相配合的凸起21，多个光学镜头固定安装在从动轮2上，主动轮1沿第一方向旋转能够使凸起21相对于轨道槽11运动(凸起21在轨道槽11内滑动)从而带动从动轮2沿与第一方向相反的第二方向旋转一定的角度，将待切换的光学镜头移动至预定的位置，实现光学镜头的快速切换。

主动轮1的轮体101的直径小于从动轮2的轮体直径，且主动轮1位于从动轮2的轴向投影面积内，缩减了镜头切换装置占用的径向空间尺寸，能够更好地满足镜头切换装置等精密仪器的微型化需求。

沿从动轮2的圆周方向均布有多个用于安装光学镜头的安装通孔22，每个光学镜头分别安装在相应的安装通孔22中，且每个光学镜头的光谱各不相同，便于根据不同的需要切换光学镜头。从动轮2被动旋转的过程中，安装于安装通孔22中的光学镜头随之旋转，由于多个光学镜头在从动轮2上均布，所以每个光学镜头的旋转角度是固定的，通用性强，可靠性高。

光学镜头可以通过螺纹可拆卸地固定安装在安装通孔22中，便于拆装维修。具体实施中，也可采用其他固定安装方式，例如，另一实施方式中，在安装通孔22的侧壁上设有环形卡槽，在光学镜头的外周设有能够与环形卡槽配合的环形凸起，通过卡接的方式将光学镜头安装在安装通孔22中。

凸起21的数量与安装通孔22的数量相匹配，凸起21优选为规则的柱形凸起，包括圆柱形凸起、半圆柱形凸起、椭圆柱形凸起等，例如，本实施例中，沿从动轮2的圆周方向均布有5个安装通孔22，对应地，在从动轮2的表面沿从动轮2的圆周方向均布有5个圆柱形凸起21。柱形凸起的外侧表面圆滑过渡，能够减少凸起21与轨道槽11的刚性碰撞，提高运行可靠性。

具体地，凸起21设置在安装通孔22的内侧，即凸起21的中心与从动轮2的中心之间的距离小于安装通孔22的中心与从动轮2的中心之间的距离，且凸起21与安装通孔22间隔布置，使得主动轮1旋转时，从动轮2的凸起21能够沿轨道槽11移动，通过凸起21和轨道槽11的相互配合带动从动轮2被动旋转一定的角度，进而实现不同光谱的光学镜头的切换。

如图2和图4所示，轨道槽11开设在轮体101的与从动轮2配合的配合面上，主动轮1旋转时，凸起21能够从轨道槽11的一端移动进入轨道槽11中并从轨道槽11的另一端移动离开。

轨道槽11为异形轨道槽，其具体形状可以根据凸起21的数量、凸起21与轨道槽11之间的力学特性(例如摩擦系数)等因素进行设置。轨道槽11的截面轮廓为平滑过渡的曲线，包括圆弧、椭圆弧、抛物线、渐开线、心形线等曲线。例如，本实施例中，设置有5个柱形凸起21，将轨道槽11的轨道设计为类心形平滑过渡的轨道(或者W型轨道)，当主动轮1旋转时，每个凸起21均能够沿轨道槽11移动，在凸起21与轨道槽11的相互配合下，带动从动轮2被动旋转。同时，平滑过渡的轨道能够降低滑动摩擦，提高传动效率。

另外，轨道槽11内设有用于将旋转一定角度后的从动轮2固定的锁紧部111，当每一次切换，凸起21在轨道槽11内移动至锁紧部111时，凸起21与轨道槽11的槽壁紧配合，此时，主动轮1旋转，已经旋转一定角度的从动轮2(切换后的从动轮)保持固定，起到一定的自锁固定作用。

轨道槽11通过车、铣等方式加工制作，相较于齿轮的加工，轨道槽11的加工难度大大降低，成品率高，无需高精度加工即可实现光学镜头的高精度、准确切换。

特别地，为保证光学镜头切换时的传动精度，主动轮1的轮体101的尺寸可以根据凸起21的数量和位置设置，使得当第一凸起211位于轨道槽11中时，与第一凸起211相邻或相间的第二凸起212可以与轮体101的外壁1011接触配合，为从动轮2的旋转施加额外的力，保证切换时光学镜头旋转切换至预定位置。该预定位置可以为与光学器件的出光孔对准的位置，或者其他预先设定的位置。

镜头切换装置还包括用于驱动主动轮1旋转的驱动电机(图中未示出)，驱动电机的输出轴与主动轮1的输入轴102固定连接，为主动轮1的旋转提供动力。

优选实施中，镜头切换装置还包括用于检测光学镜头是否转动到位的传感器(未示出)，传感器安装在从动轮2的中心轴201的内部，传感器与镜头切换装置的控制器信号连接，从动轮2在主动轮1的带动下旋转一定的角度，当传感器检测到从动轮2上的光学镜头旋转移动至预定位置时，传感器将检测到的信号传递至控制器，控制器控制驱动电机停止运转，完成光学镜头的切换。上述传感器可以为定位传感器或接近传感器等，通过传感器的检测定位，提高了镜头切换装置的切换精度。

本实用新型的镜头切换装置的工作原理如下：

当驱动电机沿第一方向(例如逆时针)旋转时，主动轮1会随着驱动电机的输出轴转动，当主动轮1旋转至一定位置时，凸起21沿轨道槽11移动，主动轮1的旋转使得凸起21在轨道槽11内接触受力，当凸起21与轨道槽11之间的作用力达到一定程度时，从动轮2在力的作用下沿与主动轮1相反的第二方向(顺时针)转动一定的角度，将光学镜头移动至预定位置。

传动过程中，先将主动轮1的旋转运动转化为凸起21的曲线运动，再将凸起21的曲线运动转化为从动轮2的转动。主动轮1旋转一定的圈数(例如一圈)，从动轮2带动光学镜头转动一定的角度，切换一个光学镜头。每一次切换，从动轮2的转动角度为根据光学镜头的数量n，将圆周角(360°)n等分的角度。

本实用新型提供的镜头切换装置结构简单，通过凸起与轨道槽的旋转配合，能够实现带有自锁能力的间歇传动，实现多个光学镜头的快速切换，减少人工频繁切换，切换效率和切换精度高，提高切换装置的整体性能；采用凸起与轨道槽配合的传动方式，传动过程平稳连续、噪音低，能够实现光学镜头的稳定切换；将主动轮设置在从动轮的轴向投影范围内，降低了径向空间尺寸，结构更加紧凑，空间利用率高，能够满足精密仪器的微型化需求；此外，轨道槽加工难度低，便于批量加工，适用范围广。

上述的镜头切换装置适用范围不限于光学镜头的切换，也可适用其他需要进行选择切换的领域。

需要指出的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

设计图

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