[實用新型]一種壓電驅動的可變光闌調光裝置

有效

• 申請號: 201721000212.5
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN207232479U
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 張百亮;姚志遠;李曉牛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00;G02B5/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本實用新型涉及光學儀器領域，具體涉及一種壓電驅動的可變光闌調光裝置。

背景技術

為了控制光電探測器靶面上接受的光能，保證成像照度合適，光學儀器中必須進行調光。可變光闌調光是常用的調光方法，它是通過可變光闌調光裝置實現的。可變光闌調光裝置一般由可變光闌和驅動部分組成。可變光闌主要包括光闌片、光闌動圈和光闌定圈。光闌動、定圈的相對轉動可帶動光闌片的轉動，進而改變由光闌片圍成的通光孔徑的大小。驅動部分根據光的照度要求或者光的功率大小驅動光闌動圈轉動，通過連續調節光闌通光孔徑達到調光的目的。調光的精度直接影響甚至決定光學設備的精度和成本，而調光的精度主要與可變光闌的調節精度有關。現有的可變光闌調光裝置大多是自行設計加工或用標準光闌改制的，驅動部分多采用電磁電機和蝸輪蝸桿傳動或齒輪傳動，通常結構較為復雜，存在傳動精度低、摩擦力大、使用壽命短、加工成本高、周期長和可靠性低等問題。

壓電作動器是一種新型作動器，利用壓電材料的逆壓電效應使彈性體產生超聲頻段內的振動，通過彈性體和轉子之間的摩擦作用，直接輸出轉子的宏觀運動。與傳統電磁電機相比，壓電作動器具有結構簡單緊湊、能直接輸出低速大扭矩、響應迅速、不產生磁場、定位精度高和斷電自鎖等獨特優點，已被廣泛應用于航空航天、生物醫療和光學精密儀器等領域。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種壓電驅動的可變光闌調光裝置。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種壓電驅動的可變光闌調光裝置，包括可變光闌、限位螺釘、壓電作動器、基座和三根固定螺釘，所述可變光闌、壓電作動器、基座同軸設置；

所述可變光闌包括動圈、定圈和若干光闌片；

所述動圈和定圈均為底面為圓環狀的空心圓柱，且所述定圈同軸設置在動圈內；

所述光闌片均一端設有和其固連的固定銷釘，另一端設有能夠相對其自由轉動的活動銷釘；

所述動圈底面上均勻設有若干和所述光闌片固定銷釘一一對應的安裝孔，所述定圈底面上均勻設有若干和所述光闌片活動銷釘一一對應的滑動槽；

所述光闌片一端通過固定銷釘和所述動圈上其對應的安裝孔鉸接，另一端通過活動銷釘安裝在所述定圈上其對應的滑動槽內；

所述定圈的柱壁上設有定圈固定螺紋通孔；所述動圈的外壁上環向設有限位槽；

所述壓電作動器包括第一至第四懸臂梁、以及第一至第八壓電陶瓷；

所述第一至第四懸臂梁均采用金屬彈性基體、首尾相連形成正方形環梁結構，正方形環梁結構的四個角均作倒角處理，其中一個角上均沿徑向設有和所述限位螺釘相匹配的限位螺紋通孔，其余三個角上沿徑向均設有和所述固定螺釘相匹配的固定螺紋通孔；

所述第一至第四懸臂梁內壁的中點處均設有驅動足，且第一至第四懸臂梁的驅動足和所述動圈的外壁過盈配合，將所述動圈固定在在正方形環梁結構中；

所述限位螺釘依次穿過所述限位螺紋通孔、限位槽和所述定圈固定螺紋通孔螺紋連接，用于固定所述定圈、并和所述限位槽相配合以限定所述動圈的轉動角度；

所述第一至第八壓電陶瓷分別對應設置在第一至第四懸臂梁中點兩側的外壁上，且第一至第八壓電陶瓷均沿厚度方向極化、極化方向相同；

所述基座呈空心圓柱狀，柱壁上設有和正方形環梁結構上的三個固定螺紋通孔一一對應的螺紋通孔，通過所述三根固定螺釘和所述正方形環梁結構固定相連，用于軸向支撐所述可變光闌。

作為本實用新型一種壓電驅動的可變光闌調光裝置進一步的優化方案，所述金屬彈性基體的材料選用鈹青銅。

作為本實用新型一種壓電驅動的可變光闌調光裝置進一步的優化方案，所述第一至第八壓電陶瓷采用粘貼的方式對應設置在第一至第四懸臂梁中點兩側的外壁上。

本實用新型采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

1. 本實用新型調光方法簡單，裝置具有結構扁平緊湊、體積小且重量輕的特點，特別適用于對空間和重量均十分寶貴的航天器實現太空照相、空間雷達和空間測量等功能；

2. 壓電作動器利用壓電陶瓷的逆壓電效應，將材料的微觀變形通過機械共振放大，通過摩擦耦合傳動轉換成轉子的宏觀運動，驅動足和動圈之間采用摩擦傳動，能夠斷電自鎖，且具有較大的保持扭矩，因此本實用新型的調光裝置具有較高的可靠性；