一种带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构及切换方法技术

本发明专利技术属于精密光机设计装配领域，涉及公开了一种带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构及切换方法

【技术实现步骤摘要】
一种带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构及切换方法


[0001]本专利技术属于精密光机设计装配领域，涉及一种带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构及切换方法
。

技术介绍

[0002]精密光机系统的应用深入到各个领域，实现对目标场景光源信息的采集
。
然而，用于清晰成像的光谱范围较宽，且难以通过一种光路实现对全谱段光束的精确控制；因此，用于对光谱进行选通的滤光片在精密光机系统中得到了广泛应用，实现系统在有效波段内的清晰成像
。
致使滤波片切换的机构得到了长足的发展
。
[0003]目前常用的滤光片切换机构有两种形式：一种是最简单直接单独切换滤光片形式；单独将滤光片切入或切出容易影响系统光路中的光程分布，这造成成像模糊，因此还需要调整探测器靶面的位置，或在光路中选取几片光学镜予以补偿，该方法虽然在实现滤光片切换的功能下，能够提高系统的环境适应性，但是需要两套驱动机构以及控制策略，结构形式复杂
。
另一种是在切换滤光片的过程中，同步给光路补偿一片适合厚度的光学平板玻璃；该方法控制简单，通过一套驱动机构即可实现切换，但由于采用固定厚度平板玻璃实现补偿，因此不能适用于
‑
45℃
‑
70℃
宽温域环境工况的成像补偿
。
[0004]为应对宽温域情况下成像光路切换滤光片的需求，本专利技术采用双楔形镜补偿的方式，通过集成一套驱动机构实现滤光片切换补偿的工况，同时满足高低温工况下光程补偿的需求
。
>
技术实现思路

[0005](
一
)
专利技术目的
[0006]本专利技术的目的是：提供一种带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构及切换方法，解决宽温域情况下成像光路切换滤光片形式复杂的问题
。
[0007](
二
)
技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构包括基座
1、
滤光片
2、
滤光片架
3、
小楔形镜
4、
大楔形镜
5、
微型驱动器
6、
拨片
7、
位移放大杆
8、
弹片
9、
小楔形镜压片
10、
大楔形镜压片
11、
限位开关
12、
自准直仪
13。
[0009]所述滤光片2通过粘接安装在滤光片架3上，限位开关
12
与滤光片支架3固定；大楔形镜5通过粘接和大楔形镜压片
11
压的方式与微型驱动器6的运动端子固定，拨片7固定在微型驱动器6的运动端子的侧面，大楔形镜5和拨片7能够随微型驱动器6的运动端子自由平移；滤光片架3通过小型轴承与基座1固定，能够相对基座1绕固定点旋转；小楔形镜4通过粘接和小楔形镜压片
10
压的方式与基座1固定，长直角面与滤光片面平行，中心与滤光片2中心重合；微型驱动器6与基座1固定，运动端子运动方向与小楔形镜4斜面平行，保证大楔形镜5的斜面与小楔形镜4的斜面平行，且运动过程中与小楔形镜4之间的空气间隔固定；弹片9固定端与基座1固定，弹片9支撑端与滤光片架3紧密接触；位移放大杆8与基座1旋转固定，
远端始终与滤光片架3紧密接触
。
[0010]所述小楔形镜4直角边
l1的长度为滤光片2直径
D
的
1.2
倍，滤光片2直径
D
为光学有效通光孔径的
1.2
倍，楔角
θ
＝
15
°
，最小边的厚度为大于等于
0.5mm
，大楔形镜5楔角与小楔形镜4的楔角相同；
[0011](1)
大楔形镜5在微型驱动器带动下运动距离确定：
[0012]大楔形镜5在微型驱动器6的带动下运动距离
S
，也是微型驱动器6运动行程，为：
[0013]S
＝
S0+S1+S4
[0014]式中，
S0
为实现补偿滤光片2打进打出带来像面移动的补偿量，
S1
为滤光片2打入状态下温度补偿调节距离，
S4
为滤光片2打出状态下温度反向补偿调节距离，
S1、S4
根据光学系统要求确定；
[0015]补偿滤光片2打进打出带来像面移动的补偿量
S0
：
[0016]S0
＝
d1n1/(nsin
θ
)
[0017]式中，
d1为滤光片厚度，
n1为滤光片折射率，
n
为楔形镜折射率；
[0018](2)
大楔形镜5直角边长度确定
[0019]大楔形镜5直角边的长度的最小值
l2为：
[0020]l2＝
(S+l1)/cos
θ
[0021](3)
位移放大杆8的位移放大倍率确定
[0022]位移放大杆8的位移放大倍率
α
：
[0023]α
＝
D/(S0
‑
S2
‑
S3)
[0024]式中，
S2
为滤光片2打入状态下温度反向补偿调节距离，
S3
为滤光片2打出状态下温度补偿调节距离
。
[0025]所述切换机构通过微型驱动器6驱动控制实现滤光片2切入切出，同时能够在滤光片2切入切出状态下，控制大楔形镜5进入和远离光路，实现
‑
45℃
‑
70℃
情况下调焦补偿
。
[0026]所述弹片9为弹簧钢材料，弹片厚度为
0.3mm
，弹片9的推力通过调整弹片固定端的倾斜度调整
。
[0027]所述微型驱动器6的直线驱动线性度为
0.005mm
，驱动力大于弹片9弹力的8倍
。
[0028]所述小楔形镜压片
10
和大楔形镜压片
11
为弹簧钢材料，压片厚度为
0.1mm
，压片的压接力度通过槽形安装孔的安装位置调整
。
[0029]本专利技术带光学补偿的灵巧型滤波片切换方法的过程为：
[0030]进行光学精密装配时，首先将基座安放在水平平台上，自准直仪调整水平，以滤光片长直角面为基准，调整自准直仪的方向，使自准直仪准直成像，保证自准直仪不动，切出滤光片；粘接小楔形镜，保证小楔形镜的长直角面反射的自准直仪光线，能够使自准直仪成自准直像；调整并固定微型驱动器，使大楔形镜的直角面反射自准直仪光线，能够使自准直仪成自准直像，并保证该面在大楔形镜运动过程中保持自准直像不变；使用时，微型驱动器驱动大楔形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构，其特征在于，包括：基座
(1)、
滤光片
(2)、
滤光片架
(3)、
小楔形镜
(4)、
大楔形镜
(5)、
微型驱动器
(6)、
拨片
(7)、
位移放大杆
(8)、
弹片
(9)、
小楔形镜压片
(10)、
大楔形镜压片
(11)、
限位开关
(12)
；滤光片
(2)
通过粘接安装在滤光片架
(3)
上，滤光片架
(3)
通过小型轴承旋转安装到基座
(1)
上，能够相对基座
(1)
绕固定点旋转；限位开关
(12)
感应部分与滤光片架
(3)
固定，限位开关
(12)
固定部分与基座
(1)
固定；大楔形镜
(5)
与微型驱动器
(6)
的运动端子分别通过粘接和大楔形镜压片
(11)
固定，拨片
(7)
固定在微型驱动器
(6)
的运动端子侧面，大楔形镜
(5)
和拨片
(7)
能够随微型驱动器
(6)
的运动端子自由平移；小楔形镜
(4)
通过粘接和小楔形镜压片
(10)
与基座
(1)
固定，长直角面与滤光片
(2)
面平行，中心与滤光片
(2)
中心重合；微型驱动器
(6)
与基座
(1)
固定，运动端子运动方向与小楔形镜
(4)
斜面平行，保证大楔形镜
(5)
的斜面与小楔形镜
(4)
的斜面平行，且运动过程中与小楔形镜
(4)
之间的空气间隔固定；弹片
(9)
固定端与基座
(1)
固定，弹片
(9)
支撑端与滤光片架
(3)
紧密接触；位移放大杆
(8)
与基座
(1)
旋转固定，远端始终与滤光片架
(3)
紧密接触
。2.
如权利要求1所述的带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构，其特征在于，所述小楔形镜
(4)
直角边
l1的长度为滤光片
(2)
直径
D
的
1.2
倍，滤光片
(2)
直径
D
为光学有效通光孔径的
1.2
倍
。3.
如权利要求2所述的带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构，其特征在于，所述小楔形镜
(4)
的楔角
θ
＝
15
°
，最小边的厚度为大于等于
0.5mm。4.
如权利要求3所述的带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构，其特征在于，所述大楔形镜
(5)
楔角与小楔形镜
(4)
的楔角相同
。5.
如权利要求4所述的带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构，其特征在于，所述大楔形镜
(5)
和滤光片
(2)
取折射率相同的光学玻璃，即
n1＝
n
，
n1为滤光片
(2)
折射率，
n
为大楔形镜
(5)
折射率；取滤光片
(2)
厚度
d1＝
2mm。6.
如权利要求5所述的带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构，其特征在于，所述弹片
(9)
为弹簧钢材料，弹片厚度为
0.3mm
，弹片
(9)
的推力通过调整弹片
(9)
固定端的倾斜度调整
。7.
如权利要求6所述的带光学补偿的灵巧型滤波片切换机构，其特征在于，所述微型驱动器
(6)
的直线驱动线性度为
0.005mm
，驱动力大于弹片
(9)
弹力的8倍
。8.
如权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王谭，张卫国，段文博，侯利冰，吴英春，郭冰涛，王马强，李琦，
申请(专利权)人：西安应用光学研究所，
类型：发明
国别省市：