CN119916552B - 冷光学下的高帧频滤光片切换机构 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种冷光学下的高帧频滤光片切换机构，包括：杜瓦箱，由多个杜瓦壁组成，所述杜瓦箱内的温度低于零下200度，真空度低于10^‑5pa，至少一个所述杜瓦壁的表面贯穿设置有第一通孔；滤光轮，设置于所述杜瓦箱内的低温环境中，所述滤光轮上设置有多个扇环形排列的滤光片，所述滤光片配置为在低温环境下实现高帧频滤光，多个所述滤光片的切换频率大于100Hz；伺服电机，设置于所述杜瓦箱外的常温环境中，配置为驱动所述滤光轮转动；传动机构，贯穿所述第一通孔连接所述伺服电机和所述滤光轮，配置为提供传动力的同时降低所述伺服电机向所述滤光轮的热传导。

Description

冷光学下的高帧频滤光片切换机构

技术领域

本公开涉及光学仪器技术领域，具体而言，涉及一种冷光学下的高帧频滤光片切换机构。

背景技术

冷光学是指在低温环境下工作的光学系统。通常情况下，光学系统在常温下工作，但在某些特殊的应用场景中，如深空探测、低温物理实验等，需要将光学系统的工作温度降至远低于室温的水平，甚至达到液氮温度(-200℃)或更低。在红外多光谱成像应用中，为了减少光路中光机结构的热辐射和杂散光的影响，需要采用冷光学技术对光路热辐射和杂散光进行抑制，以有效的减少背景光子通量，发挥背景极限探测器的作用，从而提高探测器的灵敏度。滤光片作为一种用于选择性地透过或阻挡特定波长范围内的光的光学元件，其为红外多谱段成像光学系统不可或缺的组成部分，同时滤光片通常位于光路末端，其自身的热辐射直接影响红外光学成像的信噪比，尤其是长波红外成像系统，故需要将滤光片温度降至低温(-200℃)。对于冷光学下高帧频多光谱红外成像系统，传统的圆形滤光片加步进电机的驱动方式很难实现滤光片的高帧频切换，其很难实现50Hz(0.02s)下的滤光片的两档快速的稳定切换；也很难实现滤光片切换运动机构在低温下的运动。

发明内容

本公开的目的在于针对相关技术中的技术问题，提供一种冷光学下的高帧频滤光片切换机构。具体方案如下：

本公开实施例提供一种冷光学下的高帧频滤光片切换机构，包括：一种冷光学下的高帧频滤光片切换机构，包括：杜瓦箱，由多个杜瓦壁组成，所述杜瓦箱内的温度低于零下200度，真空度低于10^-5pa，至少一个所述杜瓦壁的表面贯穿设置有第一通孔；滤光轮，设置于所述杜瓦箱内的低温环境中，所述滤光轮上设置有多个扇环形排列的滤光片，所述滤光片配置为在低温环境下实现高帧频滤光，多个所述滤光片的切换频率大于100Hz；伺服电机，设置于所述杜瓦箱外的常温环境中，配置为驱动所述滤光轮转动；传动机构，贯穿所述第一通孔连接所述伺服电机和所述滤光轮，配置为提供传动力的同时降低所述伺服电机向所述滤光轮的热传导。

在一些实施例中，所述传动机构包括：密封传动件，至少部分延伸至所述第一通孔内部，配置为在提供传动力的同时使所述第一通孔密封。

在一些实施例中，所述密封传动件包括：密封传动件本体；连接部，与所述密封传动件本体转动连接，配置为与所述杜瓦壁固定连接以密封所述第一通孔。

在一些实施例中，所述密封传动件还包括：传动轴，贯穿所述密封传动件本体，所述传动轴的第一端与所述伺服电机连接，所述传动轴的第二端与所述滤光轮连接，其中，所述密封传动件本体内设置有纳米磁性液体，配置为防止空气进入杜瓦箱内。

在一些实施例中，所述传动机构还包括：隔热垫，套设于所述传动轴或所述滤光轮的滤光轮转接座，配置为阻隔所述传动机构与所述滤光轮之间的热传导。

在一些实施例中，所述隔热垫表面设置有贯穿孔，配置为增大所述隔热垫热阻，所述贯穿孔包括：第一贯穿孔，所述第一贯穿孔沿着所述隔热垫的轴向延伸并贯穿所述隔热垫；第二贯穿孔，所述第二贯穿孔沿着所述隔热垫的径向延伸并贯穿所述隔热垫。

在一些实施例中，所述冷光学下的高帧频滤光片切换机构还包括：低温冷板，设置于所述杜瓦箱内，配置为支持所述滤光轮并为所述滤光轮降温。

在一些实施例中，所述低温冷板包括：冷却部，设置于所述低温冷板，配置为为所述滤光片降温。

在一些实施例中，所述冷却部包括：第二通孔，贯穿设置于所述低温冷板，用于容纳所述滤光片；和/或容置槽，安装于所述第二通孔底部，用于容纳所述滤光片，其中，响应于所述滤光轮转动，多个所述滤光片依次通过所述第二通孔和/或所述容置槽。

在一些实施例中，所述传动机构还包括：双膜片联轴器，将所述密封传动件与所述滤光轮连接，配置为调整低温环境导致的所述滤光轮轴向偏移。

本公开实施例的上述方案与相关技术相比，至少具有以下有益效果：

本公开提供的冷光学下的高帧频滤光片切换机构中，滤光片处于低温环境，而伺服电机处于常温环境中，可以通过传动机构实现力矩从常温常压到低温真空的传递，可高效、稳定地将伺服电机的动力传递给滤光轮，保证滤光轮在低温真空环境下能准确、快速的转动。将伺服电机安装在杜瓦箱外的室温环境，避免了真空低温对电机性能的影响，延长电机使用寿命，降低维护成本，提高系统的稳定性和可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1根据一示例性实施例示出的一种冷光学下的高帧频滤光片切换机构的结构示意图。

图2根据一示例性实施例示出的一种冷光学下的高帧频滤光片切换机构的剖面图。

图3根据一示例性实施例示出的一种低温冷板的结构示意图。

图4根据一示例性实施例示出的另一种低温冷板的结构示意图。

图5根据一示例性实施例示出的一种密封传动件的示意图。

图6根据一示例性实施例示出的一种隔热垫的结构示意图。

图7根据一示例性实施例示出的一种滤光轮的结构示意图。

附图标记：

伺服电机100、杜瓦壁200、第一通孔201、低温冷板210、第二通孔202、容置槽220；

滤光轮300、滤光轮转接座310、滤光片320；

传动机构、密封传动件410、第一端411、第二端412、密封传动件本体413、连接部414、单膜片联轴器421、双膜片联轴器422；

隔热垫500、第一贯穿孔501、第二贯穿孔502。

具体实施方式

为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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它实施例，都属于本公开保护的范围。

在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，其它量词与之类似。

应当理解，尽管在本公开实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述，但这些描述不应限于这些术语。这些术语仅用来将被描述物区分开。例如，在不脱离本公开实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

进一步可以理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

在相关技术中，驱动电机需要与滤光轮同处于低温环境下工作以实现滤光片的切换，驱动电机一般采用步进电机，且步进电机与滤光轮同处于低温环境中，低温工作对电机要求较高，电机内部会产生热量，产生热污染的问题。除此之外，传统的滤光轮大多采用圆形滤光片，但是，对于冷光学下高帧频多光谱红外成像系统，传统的圆形滤光片加步进电机的驱动方式很难实现滤光片的高帧频切换，也很难实现滤光片切换运动机构在低温下的运动。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种本公开提供一种冷光学下的高帧频滤光片切换机构，包括：杜瓦箱，由多个杜瓦壁组成，所述杜瓦箱内的温度低于零下200度，真空度低于10^-5pa，至少一个所述杜瓦壁的表面贯穿设置有第一通孔；滤光轮，设置于所述杜瓦箱内的低温环境中，所述滤光轮上设置有多个扇环形排列的滤光片，所述滤光片配置为在低温环境下实现高帧频滤光，多个所述滤光片的切换频率大于100Hz；伺服电机，设置于所述杜瓦箱外的常温环境中，配置为驱动所述滤光轮转动；传动机构，贯穿所述第一通孔连接所述伺服电机和所述滤光轮，配置为提供传动力的同时降低所述伺服电机向所述滤光轮的热传导。

本公开提供的冷光学下的高帧频滤光片切换机构中，滤光片处于低温环境，而伺服电机处于常温环境中，可以通过传动机构实现力矩从常温常压到低温真空的传递，可高效、稳定地将伺服电机的动力传递给滤光轮，保证滤光轮在低温真空环境下能准确、快速转动的同时避免了真空低温对电机性能的影响，延长电机使用寿命，降低维护成本，提高系统的稳定性和可靠性。

下面结合附图详细说明本公开的可选实施例。

本申请提供一种冷光学下的高帧频滤光片切换机构包括伺服电机100、滤光轮300、杜瓦箱以及传动机构。

所述杜瓦箱为低温真空箱体，内部为低温的真空环境，所述杜瓦箱内的最低温度低于-200度，更适与冷光下的滤光。所述杜瓦箱的外部为室温，因此，杜瓦箱的内外的最大温差能达到为200度以上。

所述杜瓦箱是由多个杜瓦壁200组成的，所述杜瓦壁200可以为单层或多层结构，双层结构的杜瓦壁200的隔热效果相对于单层的杜瓦壁200更好，但本公开对此不做具体限制，无论所述杜瓦壁200是单层壁还是双层壁，均对本公开所提供的高帧率滤光片切换机构无实质影响。

在一些实施例中，所述滤光轮300安装于杜瓦箱内部，配置为装配不同波长透光率的滤光片320，通过转动滤光轮300切换不同滤光片，获取目标光源在不同波段的光谱信息。低温环境能够使滤光轮300的光学特性更稳定，减少滤光热干扰。具体地，所述滤光轮300包括滤光轮转接座310以及滤光片320，所述滤光片320具有多个，安装于滤光轮300上，所述滤光片320为多个扇环形排列的滤光片，多个所述滤光片的切换频率大于100Hz，配置为在低温环境下实现高帧频滤光。所述滤光轮转接座310与传动机构连接，配置为使滤光轮300能够与驱动装置连接，以获得驱动力。所述驱动装置可以是伺服电机100。

所述伺服电机100处于常温环境中，内部设置有绝对式编码器，配置为驱动所述滤光轮300转动，为滤光轮300的运动提供动力和位置反馈，实现滤光片320高帧频及变频切换以及滤光片320的位置反馈。

在一些实施例中，所述杜瓦箱还设置有制冷设备，配置为使所述杜瓦箱的内部常保持于-200℃、10^-5pa的低温真空环境，所述传动机构贯穿所述杜瓦壁200并分别与伺服电机100和滤光轮300连接，配置为使常温下的伺服电机100可以通过传动机构对低温环境下的滤光轮300进行驱动。

在一些实施例中，所述传动机构包括：密封传动件410，所述密封传动件410的一部分贯穿所述杜瓦箱的杜瓦壁200，配置为防止外界空气进入所述杜瓦箱内，实现伺服电机100由室温到低温真空下的力矩传动。

如图2所示，在所述杜瓦壁200的厚度方向上贯穿设置有第一通孔201，所述密封传动件410的一部分贯穿所述第一通孔201并与滤光轮300连接，进一步地，使伺服电机100能够驱动滤光轮300旋转。

具体地，所述密封传动件410包括：密封传动件本体413、连接部414、以及传动轴。

所述连接部414设置于所述密封传动件本体413的外部，配置为与所述杜瓦壁200密封连接，以使所述密封传动件410封堵所述第一通孔201，避免外部空气进入杜瓦箱内。所述连接部414与所述第一通孔201可以为金属密封。可通过精密加工达到极低的表面粗糙度，使连接部414与第一通孔201周边的杜瓦壁200紧密贴合，金属密封能有效阻挡流体泄漏，在高温、高压等恶劣工况下，仍能保持良好的密封效果。由于杜瓦箱的外部为常温环境，且外部的常温环境对所述滤光轮300的温度可能会产生影响，因此，所述传动机构在贯穿所述第一通孔201时，使用密封传动件410与杜瓦箱的第一通孔201进行密封，能够防止流体进入杜瓦箱内，避免杜瓦箱内的真空环境被破坏。

所述传动轴贯穿设置于所述密封传动件本体413，所述传动轴的两端分别有第一端411和第二端412，所述第一端411和第二端412分别与伺服电机100和滤光轮300连接。

在一些实施例中，所述传动机构包括单膜片联轴器，所述单膜片联轴器将所述伺服电机100和所述第一端411连接，使伺服电机100能够在常温下提供驱动力。所述单膜片联轴器421结构简单，能通过轴向压缩来补偿两轴的相对位移。

在一些实施例中，传动机构还包括双膜片联轴器，所述双膜片联轴器将所述密封传动件410的第二端412与所述滤光轮转接座310连接，配置为调整低温环境导致的所述滤光轮300的轴向偏移，使滤光轮300的旋转中心稳定，避免由于轴向偏移导致滤光片偏差无法对光线进行滤波。所述第二端412位于杜瓦箱内部的低温真空环境中，通过双膜片联轴器422与滤光轮转接座310连接。所述双膜片联轴器422可以同时曲向不同方向，通过轴向压缩和横向拉伸来补偿两轴相对位移，还能补偿轴的扭曲变形。当所述杜瓦箱内部温度降低时，所述滤光轮转接座310与所述密封传动件410的轴向连接可能出现5mm左右的偏差，该偏差有可能干涉伺服电机100对滤光轮300的驱动，造成滤光轮300转动偏心或滤光片320震颤等问题。采用双膜片联轴器422可以有效的补偿低温造成的轴体偏差，且双膜片联轴器422能承受更高的载荷，具有在高速大功率环境下工作状态稳定的优势。

在一些实施例中，所述传动轴与所述密封传动件本体413之间设置有纳米磁性液体，响应于所述传动轴转动，所述纳米磁性液体将产生轴向磁力密封，配置为避免空气进入杜瓦箱内，与此同时，所述纳米磁性液体还会通过所述传动轴吸收一部分来自伺服电机的的热量，由此，所述密封传动件不仅可以保证密封传动，另一方面，还可以在一定程度上阻碍热传导，避免伺服电机100内部产生的热量进入杜瓦箱内造成热污染。

在一些实施例中，由于杜瓦箱的内外温差较大，且所述伺服电机100在工作状态下产生的热量有可能会随着传动机构进入杜瓦箱内，因此，所述传动机构还包括隔热垫500。所述隔热垫500可以为环形结构件，可以套设于传动机构或所述滤光轮转接座310，配置为减少所述滤光轮300冷量散失。

在一些实施例中，为了使隔热垫500可以有效隔绝冷量，所述隔热垫500的厚度不小于3mm，若所述隔热的厚度小于3mm，则外部热量将极容易传递至杜瓦箱内部或滤光轮300内部，影响滤光轮300正常工作。

在一些实施例中，所述隔热垫500表面设置有贯穿孔，配置为增大所述隔热垫500热阻。所述贯穿孔可以设置有多个，包括第一贯穿孔501和第二贯穿孔502，所述第一贯穿孔501沿着所述隔热垫500的轴向延伸并贯穿所述隔热垫500，所述第二贯穿孔502沿着所述隔热垫500的径向延伸并贯穿所述隔热垫500。贯穿孔的设置有效增加了热量的传送路径，进而提高了隔热垫500的热阻，能够有效减少所述滤光轮300冷量散失。

在一些实施例中，所述隔热垫500由高分子材料制成，可以为聚酰亚胺。聚酰亚胺具有突出的耐高温性能，且机械性优异，具有较高的拉伸强度，除此之外，聚酰亚胺具有优异的绝缘性能，在高频、高压环境下可以有效防止漏电和电气故障。

在一些实施例中，所述滤光片切换机构还包括低温冷板210，所述低温冷板210设置于所述杜瓦箱内，与杜瓦壁200的内壁固定连接，配置为支持所述滤光轮300，并为所述滤光轮300降温。所述滤光轮300的安装基座固定于低温冷板210上，所述滤光轮300还包括低温轴承，通过轴承内环压板和轴承外环压板将滤光轮300安装于所述安装基座，滤光片320通过压片固定安装于滤光轮300的滤光片座。

在一些实施例中，所述低温冷板包括冷却部，所述冷却部设置有所述低温冷板210，配置为为所述滤光片320降温。如图2、图3所示，所述冷却部包括所述低温冷板210的厚度方向上贯穿设置有第二通孔202和容置槽220，所述第二通孔202适于容纳至少部分的滤光轮300，并为所述滤光轮300降温；所述容置槽220安装于所述第二通孔202底部，且与所述第二通孔连通，所述容置槽220与所述第二通孔共同形成适于容纳所述滤光片320的容置空间，所述容置空间足够容纳任意一个滤光片320，响应于所述滤光轮300转动，多个所述滤光片320依次通过所述容置空间以实现低温冷板210对滤光片320的降温，使滤光片320更好的应用于冷光滤波。

具体而言，如图3所示，所述滤光片320在冷却部内部的高度为H1，所述冷却部的内部空间高度为H2，H2＞H1，以使滤光轮300转动时，滤光片320能够完全处于冷却部内部，以实现对滤光片320的快速冷却。

在一些实施例中，所述冷却部包括第二通孔202或容置槽220。

如图4所示，当第二通孔202单独设置于低温冷板210时，所述第二通孔202贯穿设置于所述低温冷板，所述第二通孔202的厚度应当大于或等于所述滤光片320的轴向宽度，由此，冷却部仅采用第二通孔202结构即可实现冷却部容纳所述滤光片320并为所述滤光片320降温。响应于滤光轮300转动，所述滤光片320逐个通过所述第二通孔202以实现滤光片320的逐个冷却。

在一些实施例中，当容置槽220单独设置于低温冷板210时，所述容置槽220设置于所述低温冷板210，用于容纳滤光片320。所述容置槽220的槽体具有一定深度，使容置槽220的容置空间足够容纳所述滤光片320，以为所述滤光片320降温。

在一些实施例中，所述滤光片320以7档切换，以保证相机曝光过程中滤光片320在高速旋下光束通过的连续性。在冷光学观测中，在不同时间、地点或不同条件下，可根据实际环境切换滤光片320调整观测策略，减少环境因素影响，保证观测效果。所述滤光片320可以为弧形滤光片，弧形滤光片的延伸方向为弧线形。当所述滤光轮转动时，所述相机传感器在所述滤光轮厚度方向的投影覆盖所述滤光片。

响应于所述滤光轮300转动，所述滤光片320能够依次通过第二通孔202和容置槽220，实现低温冷板210直接对滤光片320降温，如图2、图7所示，所述滤光轮300在旋转过程中，滤光片320依次经过所述第二通孔202以实现低温冷板210对滤光片320的降温，减少滤光片320切换时热辐射对红外光谱成像的影响，进一步地保证降温后的滤光片320能够使对应分区镀膜对准通光孔径，实现冷光学下的高帧率滤光。

如图7所示，以所述滤光轮300的切换频率为100Hz为例，滤光轮300在工作过程中处于匀速转动状态，转速为100×60/7＝857r/min，两档的滤光片320的切换需要滤光轮300转动的角度为θ1+θ2，在θ1角度范围内滤光片320处于全通状态，在θ2角度范围内滤光片320处于通光有遮挡的非全通状态，工作时切换频率为100Hz对应的相机采样时间为10ms，在每个采用周期内相机曝光时间为θ1/(θ1+θ2)×10ms，这样通过滤光片的扇环形结构、滤光轮300的匀速转动和伺服电机100的精准位置控制可以实现滤光片320的高帧频切换。

在一些实施例中，为实现冷光学下的高帧频滤光片切换，需采取以下关键步骤：制冷系统：利用杜瓦箱对滤光轮300进行制冷。杜瓦箱内部维持真空环境，其内部的低温冷板210可保持在-200℃。将滤光轮300直接安装在低温冷板210上，由制冷设备为低温冷板210供冷，进一步地，滤光轮300旋转过程中对滤光片320降温，以此减少滤光片320切换时热辐射对红外光谱成像的影响。

选用伺服电机100通过直驱方式实现滤光轮300的高帧频切换，所述伺服电机100既能提供高转速与动力，又能精准反馈滤光片320位置。由于伺服电机100处于常温环境，因此利用传动机构将其安装在杜瓦箱外的部的室温环境，以此提高伺服电机100工作效率和使用寿命，避免热污染影响滤光轮300或杜瓦箱正常工作。所述传动机构需穿过杜瓦箱，实现力矩从常温常压到低温真空的传递，这一过程可以通过密封传动件410实现。同时，采用隔热性能良好、具有特殊多孔结构的聚酰亚胺隔热垫500进行绝热，在不降低结构刚度的前提下尽可能增大热阻。

本公开实施例提供的冷光学下的高帧频滤光片切换机构的具体结构、工作原理、有益效果可以参考上述任一实施例所述的冷光学下的高帧频滤光片切换机构，在此不做赘述。

最后应说明的是：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。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种冷光学下的高帧频滤光片切换机构，其特征在于，包括：

杜瓦箱，由多个杜瓦壁组成，所述杜瓦箱内的温度低于零下200度，真空度低于10^-5pa，至少一个所述杜瓦壁的表面贯穿设置有第一通孔；

滤光轮，设置于所述杜瓦箱内的低温环境中，所述滤光轮上设置有多个扇环形排列的滤光片，所述滤光片配置为在低温环境下实现高帧频滤光，多个所述滤光片的切换频率大于100Hz；

伺服电机，设置于所述杜瓦箱外的常温环境中，配置为驱动所述滤光轮转动；

传动机构，贯穿所述第一通孔连接所述伺服电机和所述滤光轮，配置为提供传动力的同时降低所述伺服电机向所述滤光轮的热传导，所述传动机构包括：密封传动件，至少部分延伸至所述第一通孔内部，配置为在提供传动力的同时使所述第一通孔密封，所述密封传动件包括：

密封传动件本体；

连接部，与所述密封传动件本体转动连接，配置为与所述杜瓦壁固定连接以密封所述第一通孔；

传动轴，贯穿所述密封传动件本体，所述传动轴的第一端与所述伺服电机连接，所述传动轴的第二端与所述滤光轮连接；

其中，所述密封传动件本体内设置有纳米磁性液体，配置为防止空气进入杜瓦箱内。

2.根据权利要求1所述的冷光学下的高帧频滤光片切换机构，其特征在于，所述传动机构还包括：

隔热垫，套设于所述传动轴或所述滤光轮的滤光轮转接座，配置为阻隔所述传动机构与所述滤光轮之间的热传导。

3.根据权利要求2所述的冷光学下的高帧频滤光片切换机构，其特征在于，

所述隔热垫表面设置有贯穿孔，配置为增大所述隔热垫热阻，所述贯穿孔包括：

第一贯穿孔，所述第一贯穿孔沿着所述隔热垫的轴向延伸并贯穿所述隔热垫；

第二贯穿孔，所述第二贯穿孔沿着所述隔热垫的径向延伸并贯穿所述隔热垫。

4.根据权利要求1所述的冷光学下的高帧频滤光片切换机构，其特征在于，还包括：

低温冷板，设置于所述杜瓦箱内，配置为支持所述滤光轮并为所述滤光轮降温。

5.根据权利要求4所述的冷光学下的高帧频滤光片切换机构，其特征在于，所述低温冷板包括：

冷却部，设置于所述低温冷板，配置为为所述滤光片降温。

6.根据权利要求5所述的冷光学下的高帧频滤光片切换机构，其特征在于，所述冷却部包括：

第二通孔，贯穿设置于所述低温冷板，用于容纳所述滤光片；和/或

容置槽，安装于所述第二通孔底部，用于容纳所述滤光片，

其中，响应于所述滤光轮转动，多个所述滤光片依次通过所述第二通孔和/或所述容置槽。

7.根据权利要求1所述的冷光学下的高帧频滤光片切换机构，其特征在于，传动机构还包括：

双膜片联轴器，将所述密封传动件与所述滤光轮连接，配置为调整低温环境导致的所述滤光轮轴向偏移。