一种连续变焦凸轮曲线精密检测方法

王玉坤， 崇 元

（中国人民解放军91550 部队， 辽宁 大连 116023）

0 引言

连续变焦系统通常由前物镜组、变倍组、补偿组、后物镜组四个镜组组成，实际工作过程中，变倍组和补偿组按照一定规律同步运动， 能够保证光学系统焦距连续变化且焦面不变。 为了保证变倍组和补偿组按照光学设计的规律同步运动，结构上大多采用凸轮结构实现[1]，凸轮由两个曲线槽组成，一般采用数控铣削加工[2]，机床四个维度的误差均会叠加到凸轮的曲线槽上， 而凸轮曲线槽的精度直接决定连续变焦系统的精度， 所以凸轮曲线的检测是至关重要的。 传统的凸轮曲线检测是通过机械式接触检测，检测精度及自动化程度都很低。为了解决这样的实际问题， 本文设计了一种连续变焦镜头凸轮曲线的精确检测方法。

1 连续变焦镜组运动规律

如图1 所示， 本文涉及的连续变焦光学系统由1 前物镜组、2 变倍组、3 补偿组、4 后物镜组四个镜组组成，根据光学连续变焦的原理， 可以求得变倍组和补偿组透镜的运动轨迹关系。 图1所示，变焦物镜在短焦时，变倍组对轴上入射的平行光线的理想像距l2、补偿组对此光线的理想像距l3'、 变倍组的焦距f2'、 补偿组的焦距f3'、变倍组和补偿组在短焦时的间隔z。 设变倍组移动距离x，为保证变焦距物镜的像面不动，由高斯公式，补偿组的位移量y 可按下列公式求得：

图1 连续变倍光学示意图

根据式（1）和式（2），求得：

选用两根中绝对值较小的根，其中[3，4]：

a=l2+f2'-x

b=（l3'-l2-z+x）x-（l2+f2'）（l3'-z）-f2'l2

c=x[（l2+z-x）（l3'-f3'）-f3'l3']

2 凸轮曲线检测方法……

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