望远镜单层四通道电动滤光片切换机构的制作方法

本发明属于光学设备，具体涉及一种望远镜单层四通道电动滤光片切换机构。

背景技术：

1、望远镜在观测过程中根据不同的观测要求需要在较短时间内切换不同的滤光片，通过相机成像并记录结果，后期再对不同滤光片拍摄的图片进行图像处理。望远镜常用的四组可见光波段滤光片按波段分为r、g、b和w(白片)，根据不同的观测要求，还会添加各种窄带滤光片或紫外、红外波段的滤光片。所以望远镜设计时要求在不影响望远镜通光的情况下能够安装更多通道的滤光片组。

2、大视场主焦点折反式光学望远镜由非球面反射主镜和多片透射改正镜组构成，在设计时为了满足宽波段、大视场、高成像分辨率的设计要求，改正镜组后方的光学后截距会设计的较短，同时滤光片的尺寸也较大。在有限的光学后截距内望远镜需要安装的设备较多，除了电动滤光片切换机构以外，正常还需安装电动消旋机构、调焦机构及带封窗玻璃的专业相机等终端设备，所以可以用于安装电动滤光片切换机构的光轴方向尺寸较小。

3、常规多通道电动滤光片切换机构多采用偏心旋转轮方案或直线导轨切换方案。偏心旋转轮方案占用的轴向尺寸较小，但其偏心结构导致在主焦点望远镜中会对望远镜的有效通光孔径遮挡较大；常规直线导轨切换方案在超过两通道以上的情况下，由于单层导轨干涉问题，一般需要使用双层交叉导轨，占用轴向尺寸较大。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种单层四通道电动滤光片切换机构，能够在较小轴向空间内实现四通道滤光片的安装和切换功能，同时对望远镜有效通光孔径遮挡影响最小且遮挡对称。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，包括滤光片切换框体、四组滤光片盒模块、四组电控驱动模块和电限位机构，所述滤光片盒模块包括滤光片盒、光学滤光片，所述滤光片切换框体的中部设置有工作仓位，四组滤光片盒模块分设于工作仓位的四周，且位于滤光片切换框体内的同一个运动平面内，所述滤光片切换框体的下部与滤光片盒模块之间设置有限位组件，所述限位组件包括沿滤光片盒模块的运行方向加工的四条导向槽以及滑动配合于所述导向槽内的导向轴，四条导向槽沿工作仓位的四周单侧布置且互不干涉，所述电控驱动模块依据电限位机构反馈的四个滤光片盒模块的位置信号，驱动对应的滤光片盒模块沿导向槽限定的方向运动，实现四组滤光片盒模块分别沿四个方向互不干涉地出仓和入仓。

4、进一步的，所述电限位机构的电信号由接近开关反馈，除了提供滤光片盒模块的位置信号外，同时也是滤光片盒模块位置的零位信号。

5、进一步的，所述电控驱动模块包括步进电机和齿轮组，每个滤光片盒与电控驱动模块相邻的一个侧面加工为齿条结构，通过齿条与齿轮组的配合将步进电机的驱动力传递至滤光片盒。

6、进一步的，所述电控驱动模块依据电限位机构反馈的四个滤光片盒模块的位置信号，控制相应的步进电机通过齿轮组驱动对应的滤光片盒模块实现进仓、出仓运动并定位，步进电机通过设定的脉冲步数驱动滤光片盒模块运动到工作仓位。

7、进一步的，所述导向槽设置于下框体，所述导向轴固定于滤光片盒；或者，所述导向槽设置于滤光片盒，所述导向轴固定于下框体。

8、进一步的，所述导向轴的截面为圆柱形或长条形；当采用圆柱形导向轴时，沿滤光片盒模块的运行方向至少布置有两个导向轴；当采用长条形导向轴时，所述长条形的长度方向与导向槽的延伸方向一致。

9、进一步的，每个滤光片盒的上侧均设置有弹性压板，用以降低对滤光片切换框体的上部和下部的平行度要求，使滤光片盒始终贴紧滤光片切换框体的下部。

10、进一步的，每组滤光片盒内部安装不同类型的光学滤光片。

11、进一步的，所述滤光片切换框体由分体式的上框体和下框体组合而成；所述步进电机和电限位机构安装在上框体的外部。

12、进一步的，所述滤光片切换框体的四个待机仓位的侧面设计为开放式结构。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1、本发明的单层四通道电动滤光片切换机构，在对望远镜系统有效通光孔径影响最小且遮挡对称的情况下，解决了常规十字导轨交叉干涉的问题，用简单的设计结构在轴向较小空间上实现了单层四通道电动滤光片切换方案。

15、2、通过四组电控驱动模块，根据电限位的反馈信号控制步进电机驱动所需滤光片盒沿下框体内部的导向槽进行进仓、出仓运动并定位，下框体内特殊设计的四条导向槽保证四组滤光片盒在单层运动平面上不会发生导轨干涉问题。

16、3、固定在滤光片盒上的弹性压板体积小、结构简单，可安装在较为狭小的空间内，降低了对上、下框体平行度的要求，在滤光片盒运动和工作状态下可实时消除轴向间隙并贴紧下框体，从而保证了光学滤光片在光路中的稳定性。

17、4、滤光片切换框体由上、下框体两个零件组合而成，有利于四条导向槽的加工及整个机构的装配。

18、5、整个结构可维护性较好，在需要更换或维护滤光片时，不需要将整个电动滤光片切换机构从望远镜终端上拆除，仅需将所需操作的滤光片盒从滤光片切换框体相应的尾端取出，维护操作完成后重新插入即可。所有步进电机、电限位等电子元器件均设计在外部，便于检修和更换。

技术特征：

1.望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，其特征在于，包括滤光片切换框体、四组滤光片盒模块、四组电控驱动模块和电限位机构，所述滤光片盒模块包括滤光片盒，所述滤光片切换框体的中部设置有工作仓位，四组滤光片盒模块分设于工作仓位的四周，且位于滤光片切换框体内的同一个运动平面内，所述滤光片切换框体的下部与滤光片盒模块之间设置有限位组件，所述限位组件包括沿滤光片盒模块的运行方向加工的四条导向槽以及滑动配合于所述导向槽内的导向轴，四条导向槽沿工作仓位的四周单侧布置且互不干涉，所述电控驱动模块依据电限位机构反馈的四个滤光片盒模块的位置信号，驱动对应的滤光片盒模块沿导向槽限定的方向运动，实现四组滤光片盒模块分别沿四个方向互不干涉地出仓和入仓。

2.根据权利要求1所述的望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，其特征在于，所述电限位机构的电信号由接近开关反馈，除了提供滤光片盒模块的位置信号外，同时也是滤光片盒模块位置的零位信号。

3.根据权利要求1所述的望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，其特征在于，所述电控驱动模块包括步进电机和齿轮组，每个滤光片盒与电控驱动模块相邻的一个侧面加工为齿条结构，通过齿条与齿轮组的配合将步进电机的驱动力传递至滤光片盒。

4.根据权利要求2所述的望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，其特征在于，所述电控驱动模块依据电限位机构反馈的四个滤光片盒模块的位置信号，控制相应的步进电机通过齿轮组驱动对应的滤光片盒模块实现进仓、出仓运动并定位，步进电机通过设定的脉冲步数驱动滤光片盒模块运动到工作仓位。

5.根据权利要求1所述的望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，其特征在于，所述导向槽设置于下框体，所述导向轴固定于滤光片盒；或者，所述导向槽设置于滤光片盒，所述导向轴固定于下框体。

6.根据权利要求1所述的望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，其特征在于，所述导向轴的截面为圆柱形或长条形；当采用圆柱形导向轴时，沿滤光片盒模块的运行方向至少布置有两个导向轴；当采用长条形导向轴时，所述长条形的长度方向与导向槽的延伸方向一致。

7.根据权利要求1所述的望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，其特征在于，每个滤光片盒的上侧均设置有弹性压板，用以降低对滤光片切换框体的上部和下部的平行度要求，使滤光片盒始终贴紧滤光片切换框体的下部。

8.根据权利要求1所述的望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，其特征在于，每组滤光片盒内部安装不同类型的光学滤光片。

9.根据权利要求1所述的望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，其特征在于，所述滤光片切换框体由分体式的上框体和下框体组合而成；所述步进电机和电限位机构安装在上框体的外部。

10.根据权利要求1所述的望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，其特征在于，所述滤光片切换框体的四个待机仓位的侧面设计为开放式结构。

技术总结本发明公开了一种望远镜单层四通道电动滤光片切换机构，包括滤光片切换框体、四组滤光片盒模块、四组电控驱动模块。滤光片盒模块包括滤光片盒，四组滤光片盒模块分设于工作仓位的四周，且位于滤光片切换框体内的同一个运动平面内，滤光片切换框体的下部与滤光片盒模块之间设置有导向槽以及滑动配合于导向槽内的导向轴，四条导向槽沿工作仓位的四周单侧布置且互不干涉，电控驱动模块依据电限位机构反馈的四个滤光片盒模块的位置信号，驱动四组滤光片盒模块分别沿四个方向互不干涉地出仓和入仓。本发明的结构实现了在轴向较小空间内单层四通道滤光片的电动切换功能，同时对望远镜系统的有效通光孔径遮挡影响较小且遮挡对称。技术研发人员：孙逸桥,黄欣,康安明受保护的技术使用者：中科院南京耐尔思光电仪器有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12