[发明专利]一种自锁型抗高冲击快门装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于红外、可见光或其它类型成像系统的快门装置，特别是涉及一种自锁型抗高冲击快门装置。

背景技术

红外系统在成像时会产生一定的非均匀性，因此，为了保证正常成像必须进行校正。工程实践中，通常通过“减背景”操作，来剔除当前工作状态的非均匀性，具体来说，是通过一个常开的快门机构实现，需要进行减背景操作时，快门进行瞬间遮挡，提供一个均匀的背景辐射，此时，后台程序运行，进行减背景操作，操作完成后，快门打开至常开状态。

随着红外成像系统的微型化及应用范围的扩大，有些时候会面临高冲击、高过载的使用环境，这对快门结构提出了严峻的要求。目前通常采用的快门结构为“勺形”挡板形式，由电机输出轴直接带动挡板运动，实现对焦平面的遮挡，达到提供均匀辐射背景的目的。挡板打开时完全由一个专门绕制的弹簧结合配重来稳定。实践中发现，现有快门结构存在如下几个弊端：

1、常开时不能自锁，不具备抗高冲击及高过载能力，弹簧与配重提供的稳定裕度很小，常开时不能完全拉紧，其平衡在受到外界冲击或较大过载时很容易被破坏，甚至会对结构造成不可逆的损坏；

2、电机旋转轴不在挡板的质心，为保证成像时挡板能够稳定于常开状态，必须在挡板远端增加配重，同时辅以弹簧机构，由于该平衡点难以选取，导致装配、调试难度很大；

3、采用单个挡板进行非均匀性补偿，遮盖时其面积必须能够覆盖整个光敏面，但是打开时挡板远端增加的配重会导致成像系统外径扩大，另外，配重通常设计的较大，不利于成像系统的小型化设计；

4、为配合后台程序的“减背景”运算，往往需要对快门进行在线调整，而采用“勺形”挡板的快门，其闭合至打开的过程主要靠弹簧与配重的配合，开闭时间难以也无法进行随意的在线调整，在面临高速快门的需求时更是无法满足；

5、广泛应用于各种可见光相机的快门组件，虽然集成度高，体积小巧，但主要面向工业化批量生产，未考虑结构强度，其结构设计也未考虑抗高冲击、高过载应用，因此，不能满足红外焦平面高冲击、高过载使用环境下的定制需求。

由此可见，设计一种既适用于红外成像系统，又兼顾可见光成像系统应用的，具备常开状态时自锁，同时满足抗高冲击、高过载特性，体积小巧、结构简单、可靠的快门装置，实属当前本领域亟需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自锁型抗高冲击快门装置，使其既可应用于红外成像系统，又适用于可见光成像系统，具备常开状态时自锁特性，同时满足高冲击、高过载使用环境，体积小巧、结构简单、可靠，从而克服现有快门装置的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种自锁型抗高冲击快门装置，包括：图像传感器支架，中部设有感光窗口；挡片，设有滑动槽，并通过挡片轴可转动的安装在图像传感器支架上，闭合时完全遮蔽感光窗口，常开时位于感光窗口两侧同时未超过图像传感器支架范围；作动臂，通过转轴可转动的安装在图像传感器支架上，并在一端设有穿过挡片滑动槽并可沿该滑动槽滑动的凸柱，作动臂转轴中心与凸柱轴心的连线与挡片滑动槽的槽线正交或夹角略大于90°；以及驱动电机，安装在图像传感器支架上，连接并驱动作动臂的转动。

作为本发明的一种改进，所述的作动臂的转轴设置在作动臂的质心处。

所述的挡片为两个以上，且每个挡片分别配置作动臂和驱动电机，挡片的形状、固定位置均围绕感光窗口的圆心中心对称。

所述的挡片在闭合配合面交错铣薄，挡片在闭合时部分重叠。

所述的驱动电机通过一级齿轮和二级齿轮连接并驱动作动臂转动，一级齿轮由驱动电机直接驱动，二级齿轮与一级齿轮啮合，作动臂与二级齿轮固定连接，并且作动臂的转轴穿过二级齿轮的中心。

还包括拉簧，该拉簧的两端分别与作动臂、图像传感器支架固定连接，常开时呈自然状态，闭合时呈拉伸状态。

所述的作动臂转轴直径与作动臂长度的比值不低于0.05。

所述的挡片轴在与图像传感器支架上下端面的连接处各设有一对微滚珠轴承。

所述的挡片整体近似勺形，滑动槽设置在勺柄近端部。

所述的驱动电机采用微型直流驱动电机。

采用这样的设计后，本发明至少具备以下优点：

1、本发明在常开状态下拥有极高的稳定裕度，在受到外界冲击、振动或有较大过载的情况时不会产生自主动作；