專利名稱：對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切換光學(xué)系統(tǒng)的光通量的裝置。
背景技術(shù)：
實際光學(xué)系統(tǒng)只可能在一定的光束孔徑范圍內(nèi)構(gòu)成另人滿意的像，對于孔徑的限制是通 過光闌實現(xiàn)的，光闌有改善光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量、限制光學(xué)系統(tǒng)的光通量和阻擋雜光的作用。 光闌通常由光學(xué)零件的結(jié)構(gòu)件或者加入專門制作的結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成，按照用途來說分為孔徑光 闌、市場光闌、消雜光光闌等。光闌有可分成固定形式的光闌和可變光闌?？勺児怅@是通過 改變通光口徑來改變光學(xué)系統(tǒng)光通量的元件。可變光闌通常用在照相鏡頭上用來改變相機(jī)的 光圈，還有一些用在顯微攝影中，用來調(diào)節(jié)圖像的亮度和景深?？勺児怅@的通常結(jié)構(gòu)是多個 弧形葉片安裝在圓形金屬殼內(nèi)，利用葉片在金屬殼內(nèi)的收縮或打開改變通光口徑的。
還有一些特殊用途的可變光闌，比如在校正紅外探測器非均勻性時遮擋探測器的均勻背 景光闌，還有就是保護(hù)相機(jī)免收強(qiáng)光損害的防強(qiáng)光光闌，快速切換遠(yuǎn)近距離成像的光闌。這 些光闌往往用在要求比較高的場合，大多有軍事上的應(yīng)用，因此有響應(yīng)迅速，能進(jìn)行自動控 制，可靠性高，抗沖擊、振動等要求?，F(xiàn)有的可變光闌很難滿足這些高要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌， 能夠解決自動控制、快速可靠、抗沖擊、振動等高要求光闌的問題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌由結(jié)構(gòu)完全相 同的兩個單邊光闌，及控制電路構(gòu)成；所述每個單邊光闌均包括一個光闌葉片、 一級支架、 次級支架、驅(qū)動系統(tǒng)和光電開關(guān)電路板，所述的光闌葉片的有中間開孔，中間開孔在兩片光 闌葉片合攏時規(guī)定通光的大小和形狀，所述的光闌葉片一端有凸起，凸起是給光電開關(guān)電路 板中的光電開關(guān)提供遮擋信號的，當(dāng)凸起遮擋住光電開關(guān)，代表兩個光闌葉片已經(jīng)合攏；所 述驅(qū)動系統(tǒng)包括四塊永磁體、兩個導(dǎo)磁板、 一個驅(qū)動線圈板、固定座和導(dǎo)桿；所述光電開關(guān)
電路板由光電開關(guān)接口板及光電開關(guān)組成，用來獲取兩個光闌葉片的開合狀態(tài)；所述控制電
路用來控制兩個光闌葉片做開合運動，根據(jù)輸入的開、合控制命令，給驅(qū)動線圈板提供相對 應(yīng)方向的脈沖電流，使驅(qū)動線圈板推動一級支架運動， 一級支架帶動光闌葉片運動，從而實 現(xiàn)光闌的開合，采集光電開關(guān)電路板回傳的光電開關(guān)的反饋信號判斷光閨葉片的開合情況，用來控制光闌葉片的有效開合，形成閉環(huán)控制機(jī)制；四塊永磁體安裝在兩個導(dǎo)磁板的磁體安 裝槽內(nèi)通過固定座的靠面與導(dǎo)磁板的永磁體靠面之間配合固定，驅(qū)動線圈板插入到一級支架 的線圈安裝槽內(nèi)，線圈壓板通過一級支架的安裝孔安裝到一級支架上并把驅(qū)動線圈板壓緊， 將一級支架的裝有驅(qū)動線圈板的部分放入兩個導(dǎo)磁板之間的空間內(nèi)，將導(dǎo)桿依次穿過一端的 固定座的一個導(dǎo)桿孔、 一級支架的導(dǎo)桿孔和另一端的固定座的一個導(dǎo)桿孔，導(dǎo)桿兩端固定， 次級支架通過其安裝孔安裝到一級支架上，光闌葉片安裝到一級支架上，這樣一個單邊光闌 就裝配完成；兩個單邊光闌通過各自的次級支架的導(dǎo)桿孔安裝到對方的導(dǎo)桿上，構(gòu)成對稱電 磁驅(qū)動快速可變光闌的完整結(jié)構(gòu)體。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點是采用對稱式結(jié)構(gòu)，減少對承載部件的沖擊；采 用永磁場加驅(qū)動線圈的直接驅(qū)動形式，省去電機(jī)和傳動部件減輕了重量減少了環(huán)節(jié)提高了可 靠性，可以快速開合，可以在真空環(huán)境使用；加入反饋光闌狀態(tài)的光電開關(guān)，實現(xiàn)閉環(huán)控制， 可以在當(dāng)前狀態(tài)實現(xiàn)自鎖，保證狀態(tài)穩(wěn)定可靠。本發(fā)明的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌可實現(xiàn) 對光學(xué)系統(tǒng)的通光量的切換，應(yīng)用在成像器件的強(qiáng)光保護(hù)、改變光學(xué)系統(tǒng)焦深等場合，也可 實現(xiàn)快門的作用或進(jìn)行光調(diào)制。


圖1本發(fā)明對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的一個實例的結(jié)構(gòu)透視圖； 圖2為圖1的爆炸視圖； 圖3為本發(fā)明中控制系統(tǒng)原理圖； 圖4為本發(fā)明中次級支架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明中導(dǎo)磁板的軸測圖； 圖6為本發(fā)明中導(dǎo)磁板的剖視圖； 圖7為本發(fā)明中固定座結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本發(fā)明中的一級支架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為本發(fā)明中光電開關(guān)電路板； 圖IO為本發(fā)明中的光闌葉片。
具體實施例方式
圖1和圖2對本發(fā)明的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的結(jié)構(gòu)構(gòu)成做了整體描述，圖3是對 對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的控制系統(tǒng)原理做的描述，圖4 圖IO對分部件做了詳細(xì)描述。 整個機(jī)構(gòu)由兩個完全一樣的單邊光闌50A和50B構(gòu)成，單邊光闌的組成分部件雖然標(biāo)有A、 B 但相同的序號代表相同的部件。兩個單邊光闌50A和50B的連接是通過次級支架的導(dǎo)桿孔12 和對方的導(dǎo)桿9構(gòu)成運動副而實現(xiàn)的。為了敘述方便，現(xiàn)以一個單邊光闌50A為例進(jìn)行說明，另外一個單邊光闌50B與此結(jié)構(gòu)相同。同時去掉A、 B的標(biāo)注來闡述。
每個單邊光闌由一個光鬧葉片1、 一個一級支架3、 一個次級支架2、固定座8、兩個導(dǎo) 磁板6、四塊永磁體4、導(dǎo)桿9、 一塊驅(qū)動線圈板5、 一塊光電開關(guān)電路板10組成。兩塊永磁 體4插入導(dǎo)磁板6的兩個磁體安裝槽33內(nèi)，兩個插入了永磁體4的導(dǎo)磁板6通過安裝孔31 和固定座8的安裝孔26安裝到一起，導(dǎo)磁板6的永磁體靠面32與固定座8的靠面27密切接 觸，以此方式來壓緊永磁體4。驅(qū)動線圈板5插入到一級支架3的線圈安裝槽34內(nèi)，線圈壓 板7通過一級支架3的安裝孔36安裝到一級支架3上并把驅(qū)動線圈板5壓緊，將一級支架3 的裝有驅(qū)動線圈板5的部分放入兩個導(dǎo)磁板之間的空間內(nèi)，將導(dǎo)桿9依次穿過一端的固定座 8的一個導(dǎo)桿孔25、 一級支架3的導(dǎo)桿孔35和另一端的固定座8的一個導(dǎo)桿孔25，導(dǎo)桿9 兩端用螺母固定，次級支架2通過安裝孔14安裝到一級支架3上，光闌葉片1安裝到一級 支架上，這樣單邊光闌50就裝配完成。兩個單邊光闌50通過各自的次級支架的導(dǎo)桿孔12安 裝到對方的導(dǎo)桿9上，構(gòu)成對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的完整結(jié)構(gòu)體。光闌葉片l的運動方 向為x方向，也就是導(dǎo)桿9的放置方向。 一級支架3的兩個導(dǎo)桿孔35與對應(yīng)的導(dǎo)桿9以及次 級支架2的一個導(dǎo)桿孔12與對應(yīng)的導(dǎo)桿9使得光闌葉片1可以沿導(dǎo)桿9方向平穩(wěn)地往復(fù)滑動， 兩個光闌葉片1總是沿導(dǎo)桿9方向反向運動的，閉合時兩個光闌葉片1都向中心做相向運動， 開啟時兩個光闌葉片1都向遠(yuǎn)離中心的方向做背離運動。固定座的孔28是整體安裝孔，是 本發(fā)明的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌與載體對接的安裝孔。
本發(fā)明的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的一級支架。
一級支架3的主枝60對光闌葉片1起主要支撐作用，T形體39是為了增加剛度而設(shè)計 的輔助分枝，為了減輕重量在主枝60和T形體39上設(shè)置了凹槽38，線圈安裝槽34是用來 安裝驅(qū)動線圈板5的。
本發(fā)明的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的次級支架。
次級支架2的主體由四個依次互相垂直的條形體61、 62、 63、 64構(gòu)成三個連續(xù)的L形， 為了增加剛度在三個L形上設(shè)置了三條加強(qiáng)筋13， L形與加強(qiáng)筋13形成三角形，保證了次級 支架2既有高的剛度又有比較低的重量，導(dǎo)桿孔12位于條形體64上是兩個單邊光闌50A與 50B聯(lián)系在一起的紐帶，次級支架2是保證兩個光闌葉片1A與1B準(zhǔn)確對齊的部件，安裝孔 14位于條形體61上做成卵形槽用來調(diào)節(jié)單邊光闌50A與50B在y方向的相對位置，z方向的 相對位置通過修條形體61的厚度D實現(xiàn)。
本發(fā)明的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的導(dǎo)磁板。
導(dǎo)磁板6所用材料為軟磁材料，其作用是使得四塊永磁體4在兩塊導(dǎo)磁板6之間形成的 磁場均勻化，永磁體4安裝在導(dǎo)磁板6的磁體安裝槽33內(nèi)通過固定座8的靠面27與導(dǎo)磁板6的永磁體靠面32之間的配合固定，這種安裝方式安裝方便結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定可靠，導(dǎo)磁板6的 光電開關(guān)安裝孔30是固定光電開關(guān)電路板10的螺紋孔。 本發(fā)明的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的光闌葉片。
光闌葉片1的中間開孔17，在兩片光闌葉片1合攏時規(guī)定通光的大小和形狀，中間開孔 17的形狀和大小視需要而定，也可以不開孔，光闌葉片1的凸起16是給光電開關(guān)電路板10 的光電開關(guān)40提供遮擋信號的，當(dāng)凸起16遮擋住光電開關(guān)40，代表光闌葉片l已經(jīng)合攏。
本發(fā)明的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的驅(qū)動系統(tǒng)49。
本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)由安裝于導(dǎo)磁板6內(nèi)的永磁體4和驅(qū)動線圈板5形成動圈電磁驅(qū)動模 式。永磁體的分布格局見圖3，在兩個導(dǎo)磁板6中間形成兩個方向相反的磁場區(qū)域53和54， 驅(qū)動線圈板5形成的磁場在與兩個導(dǎo)磁板6之間的磁場發(fā)生作用推動驅(qū)動線圈板5運動，從 而帶動光闌葉片1運動。驅(qū)動線圈板5中間安裝有一小鐵芯55,當(dāng)驅(qū)動線圈板5運動到53 或54磁場區(qū)域時，小鐵芯55在磁場作用下起到鎖定作用。
本發(fā)明的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
閉環(huán)控制系統(tǒng)由驅(qū)動系統(tǒng)49、光電開關(guān)40、控制電路20、供電及命令輸入接口 21構(gòu)成。。 控制電路20根據(jù)通過供電及命令輸入接口21輸入的開、合命令，給驅(qū)動線圈板5提供相對 應(yīng)方向的脈沖電流，然后控制電路20通過光電開關(guān)接口板41采集來自光電開關(guān)40的信號， 光電開關(guān)40的信號指示開合狀態(tài)，若狀態(tài)與輸入命令不符則重復(fù)發(fā)送相應(yīng)的脈沖電流，形成 閉環(huán)控制機(jī)制。
權(quán)利要求
1、對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌，其特征在于由結(jié)構(gòu)完全相同的兩個單邊光闌，及控制電路構(gòu)成；所述每個單邊光闌均包括一個光闌葉片、一級支架、次級支架、驅(qū)動系統(tǒng)和光電開關(guān)電路板，所述的光闌葉片的有中間開孔，中間開孔在兩片光闌葉片合攏時規(guī)定通光的大小和形狀，所述的光闌葉片一端有凸起，凸起是給光電開關(guān)電路板中的光電開關(guān)提供遮擋信號的，當(dāng)凸起遮擋住光電開關(guān)，代表兩個光闌葉片已經(jīng)合攏；所述驅(qū)動系統(tǒng)包括四塊永磁體、兩個導(dǎo)磁板、一個驅(qū)動線圈板、固定座和導(dǎo)桿；所述光電開關(guān)電路板由光電開關(guān)接口板及光電開關(guān)組成，用來獲取兩個光闌葉片的開合狀態(tài)；所述控制電路用來控制兩個光闌葉片做開合運動，根據(jù)輸入的開、合控制命令，給驅(qū)動線圈板提供相對應(yīng)方向的脈沖電流，使驅(qū)動線圈板推動一級支架運動，一級支架帶動光闌葉片運動，從而實現(xiàn)光闌的開合，采集光電開關(guān)電路板回傳的光電開關(guān)的反饋信號判斷光闌葉片的開合情況，用來控制光闌葉片的有效開合，形成閉環(huán)控制機(jī)制；四塊永磁體安裝在兩個導(dǎo)磁板的磁體安裝槽內(nèi)通過固定座的靠面與導(dǎo)磁板的永磁體靠面之間配合固定，驅(qū)動線圈板插入到一級支架的線圈安裝槽內(nèi)，線圈壓板通過一級支架的安裝孔安裝到一級支架上并把驅(qū)動線圈板壓緊，將一級支架的裝有驅(qū)動線圈板的部分放入兩個導(dǎo)磁板之間的空間內(nèi)，將導(dǎo)桿依次穿過一端的固定座的一個導(dǎo)桿孔、一級支架的導(dǎo)桿孔和另一端的固定座的一個導(dǎo)桿孔，導(dǎo)桿兩端固定，次級支架通過其安裝孔安裝到一級支架上，光闌葉片安裝到一級支架上，這樣一個單邊光闌就裝配完成；兩個單邊光闌通過各自的次級支架的導(dǎo)桿孔安裝到對方的導(dǎo)桿上，構(gòu)成對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌的完整結(jié)構(gòu)體。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌，其特征在于所述的一級支架 包括有支撐光闌葉片的主枝、T形體和減重用的凹槽，凹槽位于主枝和T形體上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌，其特征在于所述的次級支架的 主體由四個依次互相垂直的條形體構(gòu)成三個連續(xù)的L形，在三個L形上設(shè)置了三條加強(qiáng)筋， L形與加強(qiáng)筋形成三角形，保證了次級支架既有高的剛度又有比較低的重量，導(dǎo)桿孔位于條 形體上是兩個單邊光闌與聯(lián)系在一起的紐帶，次級支架是保證兩個光闌葉片準(zhǔn)確對齊的部件，條形體上設(shè)置有用來調(diào)節(jié)單邊光闌與在y方向的相對位置的卵形槽安裝孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌，其特征在于所述的導(dǎo)磁板的材料為軟磁材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌，其特征在于所述的永磁體的安裝方式為永磁體置于導(dǎo)磁板的磁體安裝槽內(nèi)通過固定座的靠面與導(dǎo)磁板的永磁體靠面之間 的配合固定，這種安裝方式安裝方便結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定可靠。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌，其特征在于所述的永磁體的分 布格局為，在兩個導(dǎo)磁板中間形成兩個方向相反的磁場區(qū)域。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌，其特征在于所述的驅(qū)動線圈板 中間安裝有一個起到鎖定作用的小鐵芯。
全文摘要
對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌，包含兩個對稱的單邊光闌，每個單邊光闌包含一個光闌葉片、一個一級支架、一個次級支架、兩個固定座、兩個導(dǎo)磁板、4塊永磁體、兩個導(dǎo)桿、一塊驅(qū)動線圈板、一塊光電開關(guān)電路板；驅(qū)動控制系統(tǒng)由光電開關(guān)電路板、驅(qū)動線圈板、4塊永磁體構(gòu)成的磁場、驅(qū)動控制電路構(gòu)成，驅(qū)動控制電路將輸入的控制信號轉(zhuǎn)換成大功率信號驅(qū)動驅(qū)動線圈板推動一級支架運動，一級支架帶動光闌葉片運動從而實現(xiàn)光闌的開合，采集光電開關(guān)電路板回傳的反饋信號判斷光闌葉片的開合情況用來控制光闌葉片的有效開合；本發(fā)明的對稱電磁驅(qū)動快速可變光闌可實現(xiàn)對光學(xué)系統(tǒng)的通光量的切換，應(yīng)用在成像器件的強(qiáng)光保護(hù)、改變光學(xué)系統(tǒng)焦深等場合，也可實現(xiàn)快門的作用或進(jìn)行光調(diào)制。
文檔編號G02B7/00GK101644809SQ20091009286
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者華 李, 韓維強(qiáng) 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所