[发明专利]天文望远镜CCD相机的大口径卷帘式快门

说明书

技术领域

本发明涉及一种相机快门，具体涉及一种天文望远镜CCD相机的大口径卷帘式快门。

背景技术

照相机快门是控制光到达胶片或光敏元件的部件，是所有照相机中的一个重要组成部分。快门种类有多种，通常用的有羽片或布帘的，商用的照相机快门，通常通光口径都比较小，制作起来比较容易；而天文上用的照相机，特别是大视场照相机，它的感光面积都比较大，因而就需要通光口径比较大的快门来控制照相机的曝光。世界上大的天文CCD相机，它的快门通光口径都达到了90cm以上。大快门的制作比较复杂，以德国厂家为代表的快门制作技术是世界上最先进的，它们制作的大快门，采用二种结构方式，一种是羽片的，但这种羽片快门的机械结构非常复杂，对材料和工艺的要求都非常高，不宜制作特大的，最大的商用羽片结构快门也只达到100mm的通光口径，另一种采用滑片技术，即档光片在通光光路中滑动来控制光的进入，滑片式的快门制作和控制都很简单，但在光轴方向上挡光太多，需要三倍以上的通光口径挡光，这对于造价昂贵的天文望远镜来讲是非常不合适的，在主焦点上，它浪费了光学系统的光通量，使得望远镜的效率大大减低，非常不经济。        

现在通常用的天文CCD相机都不用胶片了，而用CCD(电子耦合器件)来作为光敏元件，简称CCD相机。天文上用的CCD相机，有的视场非常大，也称为大视场CCD相机，而大口径的通光快门，并没有商用的可卖。成为现有技术中的缺相。

发明内容

本发明的任务是，弥补现有技术的缺相，提供一种天文望远镜CCD相机的大口径卷帘式快门，该大口径快门能够满足天文望远镜视场CCD相机的要求，同时，具有反应速度快、遮光少、无快门效应、机械强度高、不易疲劳等优点，反复试验达万次仍然能保证其性能。

完成上述发明任务的技术方案是，一种天文望远镜CCD相机的大口径卷帘式快门，在快门布的中心位置上设有曝光窗口，该快门布的两端，分别卷设在两个快门滚轴上，该两个快门滚轴上分别联接有快门电机，其特征在于，所述的两个快门滚轴上还分别联接有位置编码器；两个位置编码器的输出分别接位置运动控制器（快门控制机构）；该位置运动控制器与控制计算机连接；该位置运动控制器分别通过两个电机驱动电路接两个快门电机；控制计算机通过位置运动控制器、电机驱动电路控制两个快门电机的运动，来控制快门的打开和关闭。

本发明是为天文望远镜大视场的CCD相机研制出一种通光口径大、挡光小、开闭时间快、无快门效应（在一定的曝光时间内所控制曝光的区域内，每一点的感光时间都是相等的，一般的机械快门很难做到这一点）的快门。本发明采用滚筒式布帘快门，结构和工作原理见图1。布帘中间是通光的，两边为不通光的，不通光的都卷在快门两侧的滚筒上，当布帘通光口径位于快门中心时，快门打开，滚筒带动布帘向一侧运动时，快门关闭，反方向运动时，快门又打开，继续运动，快门又关闭，然后再反方向运动，周而复始，控制快门通光或关闭，滚筒用电机和位置编码器做精确地位置控制，一边电机工作时，另一边的电机稍微加一点反力矩，以保证布帘平滑快速运动，这种快门结构能满足大视场的需求（通光口径在40cm以上），在光轴方向又不挡光，构造也比较简单，但是控制复杂一些。现代电子技术的发展，给这种发明技术提供了解决的方案，使这种控制方式得以实现，这种大口径的快门为大视场CCD相机提供了一个切实可行的方案，同样也可以推广应用到其他领域。

本发明有以下优化方案：

1、两个快门电机采用空心杯电机，现在反应速度最快的电机是空心杯电机，具有10mS内转动一圈的反应速度，以满足本发明的快速要求。

2、快门卷帘滚筒上装有的位置编码器和空心杯电机，型号是：空心杯电机型号为：313320，编码器的型号为：1105163。

3、位置运动控制器（快门控制机构）中的电机驱动电路，采用设有可变力矩的电机驱动电路，控制两个快门电机的快速平滑的运动。控制原理图见图3。根据试验的测试，曝光时间不同等，可以对快门的速度进行调节，以达到最佳效果。

4、快门控制机构中设有防皱结构：两个电机驱动电路是分别采用不同电压和驱动电流的电机驱动电路。以达到防皱效果（见下文说明）。