高精度電控光闌裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于光學調節技術領域，涉及一種可調光闌裝置，尤其涉及一種無最 小光闌孔徑問題以及能夠實現光強線性調整的高精度電控光闌裝置。
【背景技術】
[0002] 星敏感器是一種具有較高精度的姿態敏感器，以天球上不同位置的恒星為探測目 標以確定航天飛行器的運行姿態。星模擬器是對恒星星光的星等、光譜、角間距等指標的模 擬設備，完成對星敏感器的性能檢測和標定，其主要由平行光管、星點板、帶通濾光片以及 光源組成。實際測試過程中，將帶通濾光片和星點板放置于平行光管的焦面，光源照射后模 擬無窮遠星圖。
[0003] 目前國內采用通過增加帶通濾光片和光源的數量來調整模擬星圖的色溫，通過調 節光源的功率來調整模擬星圖的亮度（即星等）。在實際測試過程中，調整光源的功率會改 變光源的光譜，進而導致模擬星圖的色溫發生變化，與天體恒星光譜不一致，從而引入測試 誤差。現階段，國內研宄人員在帶通濾光片前放置可調光闌，通過調整光闌口徑代替調整光 源功率來改變模擬星圖的亮度，進而消除光源光譜變化引入的誤差。
[0004] 現有的可變光闌機構分為手動式和電控式。手動式可變光闌的精度低、重復性差、 不能控制可調光闌的速度。電控式可變光闌的驅動機構多采用驅動電機、渦輪和蝸桿結構， 存在傳動精度低、摩擦力大和使用壽命短等問題。
[0005] 而且，現有的可變光闌機構均采用圓形收縮光闌調整光學系統的通光面積，因而 不可避免地存在無法完全關閉的問題，并且光闌片數越多，最小光闌孔徑就越大，目前最小 光闌孔徑只能做到①1mm。另外，現在市場上的光源，普遍采用碗燈座，其光強分布近似于高 斯分布，現有的可變光闌機構無法滿足光源強度線性變化的要求。 【實用新型內容】
[0006] 為了解決【背景技術】中存在的無法對高斯光束進行光強的線性調整、圓形收縮光闌 無法完全關閉因而存在最小光闌孔徑的技術問題，本實用新型提供了一種無最小光闌孔徑 問題以及能夠實現光強線性調整的高精度電控光闌裝置。
[0007] 本實用新型的技術解決方案是：
[0008] 本實用新型提供了一種高精度電控光闌裝置，其特殊之處在于：包括雙弧形光闌、 驅動機構、傳動機構、限位開關、控制器以及底部開設有圓形通光口的基座；所述驅動機構 設置于基座上并與控制器相連；所述傳動機構包括設置于基座上的導軌滑塊副以及與導軌 滑塊副平行設置于圓形通光口兩側的絲杠；絲杠沿驅動機構的動力輸出方向設置，絲杠一 端與驅動機構相連，另一端固定于基座的側部；所述雙弧形光闌設置于導軌滑塊副和絲杠 上；雙弧形光闌為片狀結構，其輪廓線包括第一弧邊和第二弧邊，第一弧邊和第二弧邊圍成 喇叭狀開口且有一共同端點；所述第一弧邊以及第二弧邊的弧形半徑與圓形通光口的通光 口徑相匹配；所述驅動機構通過導軌滑塊副和絲杠帶動雙弧形光闌使喇叭狀開口相對于圓 形通光口作平行切向運動；所述限位開關固定于導軌滑塊副的兩端并與控制器相連，限位 開關的高度高于導軌滑塊副的高度。
[0009] 上述雙弧形光闌的輪廓線還包括第一直邊、第二直邊以及第三直邊；所述第一弧 邊和第二弧邊的共同端點位于第三直邊的垂直平分線上；所述喇叭狀開口背向第三直邊； 所述第一弧邊的另一端和第三直邊通過第一直邊相連；所述第二弧邊的另一端和第三直邊 通過第二直邊相連。
[0010] 上述第一直邊與第二直邊平行；以第一弧邊和第二弧邊的共同端點為原點，以過 原點且垂直于第三直邊的直線為X軸，以過原點且垂直于X軸的直線為Y軸，建立直角坐標 系，靠近喇叭狀開口的方向為X軸正方向，靠近第一直邊的方向為Y軸正方向，則所述雙弧 形光闌的數學模型為：
【主權項】
1. 一種高精度電控光闌裝置，其特征在于：包括雙弧形光闌、驅動機構、傳動機構、限 位開關、控制器以及底部開設有圓形通光口的基座；所述驅動機構設置于基座上并與控制 器相連；所述傳動機構包括設置于基座上的導軌滑塊副以及與導軌滑塊副平行設置于圓形 通光口兩側的絲杠；絲杠沿驅動機構的動力輸出方向設置，絲杠一端與驅動機構相連，另一 端固定于基座的側部；所述雙弧形光闌設置于導軌滑塊副和絲杠上；雙弧形光闌為片狀結 構，其輪廓線包括第一弧邊和第二弧邊，第一弧邊和第二弧邊圍成喇叭狀開口且有一共同 端點；所述第一弧邊以及第二弧邊的弧形半徑與圓形通光口的通光口徑相匹配；所述驅動 機構通過導軌滑塊副和絲杠帶動雙弧形光闌使喇叭狀開口相對于圓形通光口作平行切向 運動；所述限位開關固定于導軌滑塊副的兩端并與控制器相連，限位開關的高度高于導軌 滑塊副的高度。
2. 根據權利要求1所述的高精度電控光闌裝置，其特征在于：所述雙弧形光闌的輪廓 線還包括第一直邊、第二直邊以及第三直邊；所述第一弧邊和第二弧邊的共同端點位于第 三直邊的垂直平分線上；所述喇叭狀開口背向第三直邊；所述第一弧邊的另一端和第三直 邊通過第一直邊相連；所述第二弧邊的另一端和第三直邊通過第二直邊相連。
3. 根據權利要求2所述的高精度電控光闌裝置，其特征在于：所述第一直邊與第二直 邊平行；以第一弧邊和第二弧邊的共同端點為原點，以過原點且垂直于第三直邊的直線為 X軸，以過原點且垂直于X軸的直線為Y軸，建立直角坐標系，靠近喇叭狀開口的方向為X軸 正方向，靠近第一直邊的方向為Y軸正方向，則所述雙弧形光闌的數學模型為：
其中，R為第一弧邊及第二弧邊的弧形半徑，口為弧上任意一點和原點的連線與X軸正 方向的夾角，x、y分別為第一弧邊或第二弧邊上任意一點的坐標。
4. 根據權利要求1或2或3所述的高精度電控光闌裝置，其特征在于：所述驅動機構 是步進電機；所述限位開關包括分別固定于導軌滑塊副兩端的第一光電開關和第二光電開 關；所述第一光電開關以及第二光電開關分別與控制器相連。
5. 根據權利要求4所述的高精度電控光闌裝置，其特征在于：所述導軌滑塊副包括導 軌以及通過導軌設置于基座上并可在導軌上自如滑動的滑塊；所述導軌與絲杠平行設置于 圓形通光口的兩側；所述雙弧形光闌設置于滑塊和絲杠上；所述步進電機通過絲杠和滑塊 帶動雙弧形光闌使喇叭狀開口相對于圓形通光口作平行切向運動；所述第一光電開關以及 第二光電開關分別固定于導軌的兩端，第一光電開關以及第二光電開關的高度均高于滑塊 的高度。
6. 根據權利要求5所述的高精度電控光闌裝置，其特征在于：所述導軌是行走平行度 為3. 5ym的支撐型精密線性軸承導軌。
7. 根據權利要求6所述的高精度電控光闌裝置，其特征在于：所述絲杠包括螺桿以及 套裝于螺桿上并可沿螺桿往復運動的絲杠螺母；所述螺桿沿步進電機的動力輸出方向設 置，螺桿一端與步進電機相連，另一端通過支撐件固連于基座的側部；所述雙弧形光闌固連 于絲杠螺母和滑塊上。
8. 根據權利要求7所述的高精度電控光闌裝置，其特征在于：所述絲杠與步進電機是 一體式結構。
9. 根據權利要求8所述的高精度電控光闌裝置，其特征在于：所述支撐件包括軸承座 以及軸承；所述螺桿依次通過軸承和軸承座固連于基座的側部。
【專利摘要】高精度電控光闌裝置，包括雙弧形光闌、驅動機構、傳動機構、限位開關、控制器和底部開有圓形通光口的基座；驅動機構設于基座上并與控制器相連；傳動機構包括設于基座上的導軌滑塊副及與導軌滑塊副平行設于圓形通光口兩側的絲杠；絲杠沿驅動機構動力輸出方向設置，其一端與驅動機構相連，另一端固定于基座側部；雙弧形光闌設于導軌滑塊副和絲杠上；雙弧形光闌為片狀，其輪廓線包括第一弧邊和第二弧邊，第一弧邊和第二弧邊圍成喇叭狀開口且有一共同端點；第一弧邊及第二弧邊的弧形半徑與圓形通光口的通光口徑匹配；限位開關固定于導軌滑塊副兩端并與控制器相連，限位開關的高度高于導軌滑塊副。本實用新型無最小光闌孔徑問題、可實現光強的線性調整。
【IPC分類】G02B26-02
【公開號】CN204515246
【申請號】CN201520145551
【發明人】趙懷學, 趙建科, 段亞軒, 薛勛, 田留德, 潘亮, 曹昆, 賽建剛, 昌明, 胡丹丹, 龍江波, 段炯, 王爭鋒, 王濤
【申請人】中國科學院西安光學精密機械研究所
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月13日