[实用新型]高精度电控光阑装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学调节技术领域，涉及一种可调光阑装置，尤其涉及一种无最小光阑孔径问题以及能够实现光强线性调整的高精度电控光阑装置。

背景技术

星敏感器是一种具有较高精度的姿态敏感器，以天球上不同位置的恒星为探测目标以确定航天飞行器的运行姿态。星模拟器是对恒星星光的星等、光谱、角间距等指标的模拟设备，完成对星敏感器的性能检测和标定，其主要由平行光管、星点板、带通滤光片以及光源组成。实际测试过程中，将带通滤光片和星点板放置于平行光管的焦面，光源照射后模拟无穷远星图。

目前国内采用通过增加带通滤光片和光源的数量来调整模拟星图的色温，通过调节光源的功率来调整模拟星图的亮度(即星等)。在实际测试过程中，调整光源的功率会改变光源的光谱，进而导致模拟星图的色温发生变化，与天体恒星光谱不一致，从而引入测试误差。现阶段，国内研究人员在带通滤光片前放置可调光阑，通过调整光阑口径代替调整光源功率来改变模拟星图的亮度，进而消除光源光谱变化引入的误差。

现有的可变光阑机构分为手动式和电控式。手动式可变光阑的精度低、重复性差、不能控制可调光阑的速度。电控式可变光阑的驱动机构多采用驱动电机、涡轮和蜗杆结构，存在传动精度低、摩擦力大和使用寿命短等问题。

而且，现有的可变光阑机构均采用圆形收缩光阑调整光学系统的通光面积，因而不可避免地存在无法完全关闭的问题，并且光阑片数越多，最小光阑孔径就越大，目前最小光阑孔径只能做到Φ1mm。另外，现在市场上的光源，普遍采用碗灯座，其光强分布近似于高斯分布，现有的可变光阑机构无法满足光源强度线性变化的要求。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的无法对高斯光束进行光强的线性调整、圆形收缩光阑无法完全关闭因而存在最小光阑孔径的技术问题，本实用新型提供了一种无最小光阑孔径问题以及能够实现光强线性调整的高精度电控光阑装置。

本实用新型的技术解决方案是：

本实用新型提供了一种高精度电控光阑装置，其特殊之处在于：包括双弧形光阑、驱动机构、传动机构、限位开关、控制器以及底部开设有圆形通光口的基座；所述驱动机构设置于基座上并与控制器相连；所述传动机构包括设置于基座上的导轨滑块副以及与导轨滑块副平行设置于圆形通光口两侧的丝杠；丝杠沿驱动机构的动力输出方向设置，丝杠一端与驱动机构相连，另一端固定于基座的侧部；所述双弧形光阑设置于导轨滑块副和丝杠上；双弧形光阑为片状结构，其轮廓线包括第一弧边和第二弧边，第一弧边和第二弧边围成喇叭状开口且有一共同端点；所述第一弧边以及第二弧边的弧形半径与圆形通光口的通光口径相匹配；所述驱动机构通过导轨滑块副和丝杠带动双弧形光阑使喇叭状开口相对于圆形通光口作平行切向运动；所述限位开关固定于导轨滑块副的两端并与控制器相连，限位开关的高度高于导轨滑块副的高度。

上述双弧形光阑的轮廓线还包括第一直边、第二直边以及第三直边；所述第一弧边和第二弧边的共同端点位于第三直边的垂直平分线上；所述喇叭状开口背向第三直边；所述第一弧边的另一端和第三直边通过第一直边相连；所述第二弧边的另一端和第三直边通过第二直边相连。

上述第一直边与第二直边平行；以第一弧边和第二弧边的共同端点为原点，以过原点且垂直于第三直边的直线为X轴，以过原点且垂直于X轴的直线为Y轴，建立直角坐标系，靠近喇叭状开口的方向为X轴正方向，靠近第一直边的方向为Y轴正方向，则所述双弧形光阑的数学模型为：

其中，R为第一弧边及第二弧边的弧形半径，为弧上任意一点和原点的连线与X轴正方向的夹角，x、y分别为第一弧边或第二弧边上任意一点的坐标。

上述驱动机构是步进电机；所述限位开关包括分别固定于导轨滑块副两端的第一光电开关和第二光电开关；所述第一光电开关以及第二光电开关分别与控制器相连。

上述导轨滑块副包括导轨以及通过导轨设置于基座上并可在导轨上自如滑动的滑块；所述导轨与丝杠平行设置于圆形通光口的两侧；所述双弧形光阑设置于滑块和丝杠上；所述步进电机通过丝杠和滑块带动双弧形光阑使喇叭状开口相对于圆形通光口作平行切向运动；所述第一光电开关以及第二光电开关分别固定于导轨的两端，第一光电开关以及第二光电开关的高度均高于滑块的高度。

上述导轨是行走平行度为3.5μm的支撑型精密线性轴承导轨。

上述丝杠包括螺杆以及套装于螺杆上并可沿螺杆往复运动的丝杠螺母；所述螺杆沿步进电机的动力输出方向设置，螺杆一端与步进电机相连，另一端通过支撑件固连于基座的侧部；所述双弧形光阑固连于丝杠螺母和滑块上。