CN109100023A - 一种快门机构、红外热成像仪机芯及红外热成像仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快门机构，包括红外镜头和红外探测器，还包括：位于同一平面的衰减滤光片和校正叶片；与衰减滤光片和校正叶片均相连的驱动装置，驱动装置能够带动衰减滤光片和校正叶片在两者所在平面内移动，以使衰减滤光片和校正叶片切换对准红外探测器。该快门机构改变了衰减滤光片的切入位置，使现有技术中切入红外镜头的两个红外镜片之间的衰减滤光片，改为切入红外镜头和红外探测器之间，通过将衰减滤光结构和非均匀性校正结构集中设置，使整个快门机构的整体结构紧凑，空间体积较小。本发明还公开了一种包括上述快门机构的红外热成像仪机芯及红外热成像仪。
Description
技术领域
本发明涉及红外热成像设备技术领域，更具体地说，涉及一种快门机构。此外，本发明还涉及一种包括上述快门机构的红外热成像仪机芯及红外热成像仪。
背景技术
在国防安全及民用等领域，红外热成像设备得到越来越广泛的应用。目前，红外热像仪主要应用于目标成像观测和测温两方面，在测温方面，红外热成像仪与被测物体不接触，测温效率高且对人员更加安全。
然而，在对如炼钢炉、高温钢水和热处理工件等高温目标进行测温时，由于目标温度过高，热成像仪长时间工作，会因环境温度影响，一方面引起探测器温度漂移，造成图像劣化，致使测温不准甚至无法测量；另一方面容易对热像仪探测器的微观结构造成热损伤。
现有技术中，根据使用需求，通常采用将衰减滤光片切入两个红外镜片之间的方式来对热辐射进行衰减，并采用将校正叶片切入红外探测器前方的方式对热成像组件进行非均匀性校正。
请参考图1和图2，图1为现有技术中红外热成像仪机芯的快门机构的剖面图，图2为现有技术中红外热成像仪机芯的快门机构的侧面半剖示意图。
现有技术中红外热成像仪机芯的快门机构，包括红外镜头、红外探测器06、衰减滤光片02、校正叶片04、第一减速电机03和第二减速电机05。第一减速电机03用于驱动衰减滤光片02转动，以使衰减滤光片02切入红外镜头中的第一红外镜片01和第二红外镜片07之间，对镜头采集的热信号进行衰减；第二减速电机05用于驱动校正叶片04转动，以使校正叶片04切入红外探测器06前方，以进行非均匀性校正。
可以看出的是，现有技术中的衰减滤光片02的切入位置是红外镜头的光路内，而校正叶片04的切入位置的红外探测器06的前方，两者的切入位置不一样，空间结构较大。而且，由于不同规格的镜头的尺寸不同，在使用大焦距镜头时需要遮挡的光斑直径更大，因此，衰减滤光片02的尺寸需要同步加大，尺寸的加大会进一步地增大整体结构所占用的空间，而且提升了材料成本。
综上所述，如何提供一种空间体积较小且成本较低的快门机构，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种快门机构，该快门机构的空间体积较小，且成本较低。
本发明的另一目的是提供一种包括上述快门机构的红外热成像仪机芯。
本发明的又一目的是提供一种包括上述红外热成像仪机芯的红外热成像仪。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种快门机构，包括红外镜头和红外探测器，还包括：
位于同一平面的衰减滤光片和校正叶片；
与所述衰减滤光片和所述校正叶片均相连的驱动装置，所述驱动装置能够带动所述衰减滤光片和所述校正叶片在两者所在平面内移动，以使所述衰减滤光片和所述校正叶片切换对准所述红外探测器。
优选地，所述驱动装置包括：
用于分别与所述衰减滤光片和所述校正叶片可滑动连接、以推动所述衰减滤光片和所述校正叶片移动的两个摆臂；
与两个所述摆臂均相连、用于驱动两个所述摆臂转动的旋转驱动装置。
优选地，所述摆臂的端部设有限位销轴，所述衰减滤光片和所述校正叶片上分别设有用于让位所述限位销轴的销轴让位孔，所述限位销轴可滑动地套装于所述销轴让位孔。
优选地，所述旋转驱动装置包括两个电磁驱动组，每个所述电磁驱动组均包括U形电磁铁、缠绕设于所述U形电磁铁上的线圈和设于所述U形电磁铁的开口处的永磁铁，两个所述摆臂分别通过转轴与两个所述永磁铁相连。
优选地，两个所述电磁驱动组分别设置在底座的两端，所述衰减滤光片和所述校正叶片沿所述底座的长度方向错开设置，所述底座的中心部开设有用于使所述衰减滤光片和所述校正叶片均能与所述红外探测器对准的第一让位孔。
优选地，所述底座设有用于限定所述摆臂的转动角度的摆臂限位块。
优选地，所述底座分别设有用于限定所述衰减滤光片和所述校正叶片的移动轨迹的滤光片限位块和校正片限位块，所述衰减滤光片设有与所述滤光片限位块滑动连接的滤光片限位孔，所述校正叶片设有与所述校正片限位块滑动连接的校正片限位孔。
优选地，还包括与所述底座相扣合以避免所述衰减滤光片、所述校正叶片和所述驱动装置裸露的盖板，所述盖板的中心部开设有与所述第一让位孔相对的第二让位孔。
一种红外热成像仪机芯，包括快门机构，所述快门机构为上述任意一种快门机构。
一种红外热成像仪，包括红外热成像仪机芯，所述红外热成像仪机芯为上述红外热成像仪机芯。
本发明提供的快门机构，衰减滤光片和校正叶片位于同一平面，驱动装置能够带动衰减滤光片和校正叶片在两者所在平面内移动，以使衰减滤光片和校正叶片切换对准红外探测器。该快门机构改变了衰减滤光片的切入位置，使现有技术中切入红外镜头的两个红外镜片之间的衰减滤光片，改为切入红外镜头和红外探测器之间，也即，将现有技术中分别从不同位置切入光路的衰减滤光片和校正叶片，改为从同一位置切入光路，因此，通过将衰减滤光结构和非均匀性校正结构集中设置，使整个快门机构的整体结构紧凑，空间体积较小。同时，使衰减滤光片更靠近红外探测器，减小了衰减滤光片的尺寸，降低了衰减滤光片的材料成本。
本发明提供的红外热成像仪机芯，包括上述快门机构，具有上述有益效果。
本发明提供的红外热成像仪，包括上述红外热成像仪机芯，具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中红外热成像仪机芯的快门机构的剖面图；
图2为现有技术中红外热成像仪机芯的快门机构的侧面半剖示意图；
图3为本发明所提供的快门结构具体实施例的爆炸图；
图4为图3所示快门结构的剖面图；
图5为图3所示快门结构的正常观测状态的示意图；
图6为图3所示快门结构的非均匀性校正状态的示意图；
图7为图3所示快门结构的高温测温保护状态的示意图。
图1至图2中的附图标记如下：
01为第一红外镜片、02为衰减滤光片、03为第一减速电机、04为校正叶片、05为第二减速电机、06为红外探测器、07为第二红外镜片；
图3至图7中的附图标记如下：
1为红外镜头、2为红外探测器、3为衰减滤光片、4为校正叶片、5为驱动装置、51为摆臂、52为限位销轴、53为U形电磁铁、54为线圈、6为底座、7为盖板、71为第二让位孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种快门机构，该快门机构的空间体积较小，且成本较低。本发明的另一核心是提供一种包括上述快门机构的红外热成像仪机芯和红外热成像仪。
请参考图3-图7，图3为本发明所提供的快门结构具体实施例的爆炸图；图4为图3所示快门结构的剖面图；图5为图3所示快门结构的正常观测状态的示意图；图6为图3所示快门结构的非均匀性校正状态的示意图；图7为图3所示快门结构的高温测温保护状态的示意图。
本发明提供一种快门机构，包括红外镜头1、红外探测器2、衰减滤光片3、校正叶片4和驱动装置5。衰减滤光片3用于对红外镜头1采集的高温热辐射信号进行衰减，校正叶片4用于遮挡光路，在光路中提供一个温度均匀的目标，以对热成像探测器进行非均匀性校正。
本发明中，衰减滤光片3和校正叶片4位于同一平面，也即，衰减滤光片3和校正叶片4切入光路的位置一致。即，本发明改变了衰减滤光片3的切入位置，将衰减滤光片3切入光路的位置，由现有技术中的从红外镜头1的两个红外镜片之间切入，改为切入红外镜头1和红外探测器2之间，更确切地说，改为将衰减滤光片3切入靠近红外探测器2处。也即，将衰减滤光结构和非均匀性校正结构集中设置，从而使整个快门机构的整体结构紧凑，空间体积减小。
可以理解的是，越靠近红外探测器2的位置，光路越窄，因此，使用较小尺寸的衰减滤光片3就可以对光路进行有效遮挡，而较小尺寸的衰减滤光片3切入切出的整体占用空间较小，因此，相比于现有技术，本发明还减小了衰减滤光片3自身的尺寸，因此，进一步减小了整个机构的尺寸，同时节约滤光片材料，降低了衰减滤光片3的材料成本。
可以理解的是，衰减滤光片3在红外热成像仪测量高温时使用，以保护红外探测器2，避免高温对红外热探测器造成热损伤。校正叶片4用于在测量一段时间后，对红外热探测器进行非均匀性校正。也即，衰减滤光片3和校正叶片4的作用时机并不相同，因此，衰减滤光片3和校正叶片4可根据实际需要随时切换工作，以使两者中的一者对准红外探测器2。
需要说明的是，本发明提供的快门机构具有三个状态，第一种状态为正常观测状态，此时，衰减滤光片3和校正叶片4均避开红外探测器2，也即，两者均未对准红外探测器2；第二种状态为高温测温保护状态，此时，衰减滤光片3移动至对准红外探测器2的位置；第三种状态为非均匀性校正状态，此时，校正叶片4移动至对准红外探测器2的位置。
为了实现衰减滤光片3和校正叶片4的切换工作，本发明采用与衰减滤光片3和校正叶片4均相连的驱动装置5作为动力部件。为了减小衰减滤光片3和校正叶片4切入切出时所占用的空间，驱动装置5用于带动衰减滤光片3和校正叶片4分别在两者所在平面内移动，也即，分别使衰减滤光片3和校正叶片4移出或移入，以使当需要对高温目标测温时，将衰减滤光片3移动至红外探测器2的前方，对准红外探测器2；当需要对红外探测器2进行非均匀性校正时，将校正叶片4移动至红外探测器2的前方，对准红外探测器2。
综上所述，本发明提供的快门机构，衰减滤光片3和校正叶片4位于同一平面，驱动装置5能够带动衰减滤光片3和校正叶片4在两者所在平面内移动，以使衰减滤光片3和校正叶片4切换对准红外探测器2。该快门机构改变了衰减滤光片3的切入位置，使现有技术中切入红外镜头1的两个红外镜片之间的衰减滤光片3，改为切入红外镜头1和红外探测器2之间，也即，将现有技术中分别从不同位置切入光路的衰减滤光片3和校正叶片4，改为从同一位置切入光路，因此，通过将衰减滤光结构和非均匀性校正结构集中设置，使整个快门机构的整体结构紧凑，空间体积较小。同时，使衰减滤光片3更靠近红外探测器2，减小了衰减滤光片3的尺寸，降低了衰减滤光片3的材料成本。
考虑到驱动装置5的具体结构的实现方式，在上述实施例的基础之上，驱动装置5包括用于分别与衰减滤光片3和校正叶片4可滑动连接、以推动衰减滤光片3和校正叶片4移动的两个摆臂51和用于驱动两个摆臂51转动的旋转驱动装置。
也就是说，本实施例通过摆臂51将旋转驱动装置的转动动力转化为衰减滤光片3和校正叶片4的移动动力。
本实施例对旋转驱动装置的具体结构不做限定，例如，可以通过减速电机或步进电机提供动力，并通过丝杆传动实现摆臂51的转动，当然，也可以采用其它的结构形式来实现摆臂51的转动。
考虑到摆臂51分别与衰减滤光片3和校正叶片4可滑动连接的连接方式，在上述实施例的基础之上，摆臂51的端部设有限位销轴52，衰减滤光片3和校正叶片4上分别设有用于让位限位销轴52的销轴让位孔，限位销轴52可滑动地套装于销轴让位孔。
也就是说，当限位销轴52随摆臂51一起转动时，限位销轴52将推动衰减滤光片3和校正叶片4移动，同时，限位销轴52将在销轴让位孔内滑动，以调整限位销轴52与销轴让位孔的配合位置，避免衰减滤光片3和校正叶片4随限位销轴52一起转动。
优选地，销轴让位孔的长度方向垂直于衰减滤光片3和校正叶片4的移动方向。
考虑到旋转驱动装置结构的简单及易于实现性，在上述任意一项实施例的基础之上，旋转驱动装置包括两个分别与衰减滤光片3和校正叶片4相连的电磁驱动组，每个电磁驱动组均包括U形电磁铁53、缠绕设于U形电磁铁53上的线圈54和设于U形电磁铁53的开口处的永磁铁，摆臂51通过转轴与永磁铁相连。
也就是说，本实施例通过两个电磁驱动组来分别驱动衰减滤光片3和校正叶片4移动，两个电磁驱动组分别与两个摆臂51相连，以通过电磁力来驱动摆臂51转动。
可以理解的是，当给线圈54通电时，U形电磁铁53将被磁化，U形电磁铁53开口处的两端将形成两个磁极，U形电磁铁53的两个磁极与永磁铁的磁极相排斥，将可以使永磁铁带动转轴转动，从而驱动摆臂51转动。考虑到摆臂51的转角范围较小，因此，该旋转驱动装置通过直流电驱动即可。
考虑到旋转驱动装置的安装和支撑问题，在上述实施例的基础之上，两个电磁驱动组分别设置在底座6的两端，衰减滤光片3和校正叶片4沿底座6的长度方向错开设置，底座6的中心部开设有用于使衰减滤光片3和校正叶片4均能与红外探测器2对准的第一让位孔。
也就是说，本实施例中，将驱动装置5、衰减滤光片3和校正叶片4均设置在底座6上，底座6对驱动装置5、衰减滤光片3和校正叶片4起到固定和支撑作用。
衰减滤光片3和校正叶片4沿底座6的长度方向错开设置，两个电磁驱动组分别设置在底座6的两端，在电磁驱动组的驱动下，对应摆臂51带动衰减滤光片3或校正叶片4移动至第一让位孔处，从而使衰减滤光片3或校正叶片4对准红外探测器2。
优选地，衰减滤光片3和校正叶片4的尺寸一致，第一让位孔的尺寸与衰减滤光片3和校正叶片4尺寸一致。
考虑到摆臂51转动角度的限位，在上述实施例的基础之上，底座6设有用于限定摆臂51的转动角度的摆臂限位块。
可以理解的是，摆臂限位块的数量为两个，分别用于限定摆臂51摆动的两个极限位置。
考虑到衰减滤光片3和校正叶片4移动地平稳性，在上述实施例的基础之上，底座6分别设有用于限定衰减滤光片3和校正叶片4的移动轨迹的滤光片限位块和校正片限位块，衰减滤光片3设有与滤光片限位块滑动连接的滤光片限位孔，校正叶片4设有与校正片限位块滑动连接的校正片限位孔。
也就是说，当摆臂51推动衰减滤光片3移动时，滤光片限位孔沿着滤光片限位块移动，由于滤光片限位块的限位作用，使衰减滤光片3移动地更稳定。滤光片限位孔的长度限定了衰减滤光片3的移动范围，也即，当滤光片限位孔的两端分别移动至抵住滤光片限位块时，则代表了衰减滤光片3的两个极限位置。
当摆臂51推动校正叶片4移动时，校正片限位孔沿着校正片限位块移动，由于校正片限位块的限位作用，使校正叶片4移动地更稳定。校正片限位孔的长度限定了校正叶片4的移动范围，也即，当校正片限位孔的两端分别移动至抵住校正片限位块时，则代表了校正叶片4的两个极限位置。
考虑到驱动装置5、衰减滤光片3和校正叶片4的防护问题，在上述实施例的基础之上，还包括与底座6相扣合以避免衰减滤光片3、校正叶片4和驱动装置5裸露的盖板7，盖板7的中心部开设有与第一让位孔相对的第二让位孔71。
也就是说，本实施例通过盖板7与底座6的扣合，形成密封空间，使驱动装置5、衰减滤光片3和校正叶片4位于两者所形成的内部空间内，以避免驱动装置5、衰减滤光片3和校正叶片4的裸露，起到保护内部器件的作用。
第二让位孔71与第一让位孔相对，以确保红外镜头1的光路能够作用到红外探测器2上。
除了上述快门机构，本发明还提供一种包括上述实施例公开的快门机构的红外热成像仪机芯，该红外热成像仪机芯的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
除了上述红外热成像仪机芯，本发明还提供一种包括上述实施例公开的红外热成像仪机芯的红外热成像仪，该红外热成像仪的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的快门机构、红外热成像仪机芯及红外热成像仪进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种快门机构，包括红外镜头(1)和红外探测器(2)，其特征在于，还包括：
位于同一平面的衰减滤光片(3)和校正叶片(4)；
与所述衰减滤光片(3)和所述校正叶片(4)均相连的驱动装置(5)，所述驱动装置(5)能够带动所述衰减滤光片(3)和所述校正叶片(4)在两者所在平面内移动，以使所述衰减滤光片(3)和所述校正叶片(4)切换对准所述红外探测器(2)。
2.根据权利要求1所述的快门机构，其特征在于，所述驱动装置(5)包括：
用于分别与所述衰减滤光片(3)和所述校正叶片(4)可滑动连接、以推动所述衰减滤光片(3)和所述校正叶片(4)移动的两个摆臂(51)；
与两个所述摆臂(51)均相连、用于驱动两个所述摆臂(51)转动的旋转驱动装置。
3.根据权利要求2所述的快门机构，其特征在于，所述摆臂(51)的端部设有限位销轴(52)，所述衰减滤光片(3)和所述校正叶片(4)上分别设有用于让位所述限位销轴(52)的销轴让位孔，所述限位销轴(52)可滑动地套装于所述销轴让位孔。
4.根据权利要求2或3所述的快门机构，其特征在于，所述旋转驱动装置包括两个电磁驱动组，每个所述电磁驱动组均包括U形电磁铁(53)、缠绕设于所述U形电磁铁(53)上的线圈(54)和设于所述U形电磁铁(53)的开口处的永磁铁，两个所述摆臂(51)分别通过转轴与两个所述永磁铁相连。
5.根据权利要求4所述的快门机构，其特征在于，两个所述电磁驱动组分别设置在底座(6)的两端，所述衰减滤光片(3)和所述校正叶片(4)沿所述底座(6)的长度方向错开设置，所述底座(6)的中心部开设有用于使所述衰减滤光片(3)和所述校正叶片(4)均能与所述红外探测器(2)对准的第一让位孔。
6.根据权利要求5所述的快门机构，其特征在于，所述底座(6)设有用于限定所述摆臂(51)的转动角度的摆臂限位块。
7.根据权利要求5所述的快门机构，其特征在于，所述底座(6)分别设有用于限定所述衰减滤光片(3)和所述校正叶片(4)的移动轨迹的滤光片限位块和校正片限位块，所述衰减滤光片(3)设有与所述滤光片限位块滑动连接的滤光片限位孔，所述校正叶片(4)设有与所述校正片限位块滑动连接的校正片限位孔。
8.根据权利要求5所述的快门机构，其特征在于，还包括与所述底座(6)相扣合以避免所述衰减滤光片(3)、所述校正叶片(4)和所述驱动装置(5)裸露的盖板(7)，所述盖板(7)的中心部开设有与所述第一让位孔相对的第二让位孔(71)。
9.一种红外热成像仪机芯，包括快门机构，其特征在于，所述快门机构为权利要求1-8任一项所述的快门机构。
10.一种红外热成像仪，包括红外热成像仪机芯，其特征在于，所述红外热成像仪机芯为权利要求9所述的红外热成像仪机芯。
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