KR20160018540A

KR20160018540A - 극저온 환경을 위한 가변 애퍼처 기구, 및 방법

Info

Publication number: KR20160018540A
Application number: KR1020157034932A
Authority: KR
Inventors: 제프리 피. 야네비흐; 에릭 제이. 그리핀; 마이클 엘. 브레스트; 케네스 엘. 매컬리스터
Original assignee: 레이던 컴퍼니
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2016-02-17
Also published as: PL3008812T3; CA2910978C; IL242376B; US20140363149A1; KR102230424B1; JP2016521872A; JP6449262B2; WO2014201181A1; EP3008812B1; US8911163B1; EP3008812A1; CA2910978A1

Abstract

초고진공에서 그리고 극저온 환경에서 작동 가능한 장치(10)이다. 장치는 모터가 각각의 제1 위치에 각각 배치될 때 제1 형상을 갖는 애퍼처(15)를 형성하는 셔터 조립체(12)를 구동하도록 구성된 쌍안정성 솔레노이드 모터(18)를 갖고, 애퍼처는 모터가 각각의 제2 위치에 각각 배치될 때 제2 형상을 갖는다. 모터에 응답하는 액추에이터(30)는 모터가 애퍼처의 형상을 변경하도록 셔터 조립체를 위치설정할 때에만 극저온 셔터 조립체로부터 단열된다. 장치는 FLIR 및 다른 열 민감성 장치에 사용을 위해 적합하다.

Description

극저온 환경을 위한 가변 애퍼처 기구, 및 방법 {VARIABLE APERTURE MECHANISM FOR CRYOGENIC ENVIRONMENT, AND METHOD}

본 발명은 일반적으로 가변 애퍼처(aperture)를 갖고 온도 편차에 매우 민감한 초고진공 환경에서 극저온 온도에서 작동 가능한 셔터를 포함하는 적외선(IR) 촬상 기구(imaging mechanism)에 관한 것이다.

초고진공 환경에서 극저온 온도에서 작동하도록 구성된 촬상 장치는 온도 편차에 매우 민감하다. 몇몇 촬상 장치는 상이한 크기의 애퍼처를 설정하도록 구성된 가변적으로 위치된 셔터를 갖고, 여기서 셔터는 상이한 시야 및 파장을 지원하기 위해 2개 이상의 애퍼처를 갖도록 기계적으로 구성된다. 기계적 구성 중에, 셔터는 구동 기구로부터 전달된 열 및 마찰에 기인하여 온도가 증가한다. 고선명(high definition) IR 센서가 정확하게 동작하게 하기 위해, 셔터의 온도는 작동 중에 10 켈빈(Kelvin) 초과로 상승할 수 없다. 셔터 열 안정성을 제공하는 것의 실패는 촬상 성능을 열화시킨다. 예를 들어, 셔터의 온도가 10 K 초과로 상승할 때, 촬상 장치가 효과적으로 사용될 수 있기 전의 대기 기간은 셔터 온도 편차가 증가함에 따라 증가한다. 셔터 구성 후에 10분을 초과하는 대기 기간을 갖는 것은 종래의 촬상 장치에서는 통상적이다.

종래의 장치는 이들이 입자를 생성하는 마찰을 갖고 이러한 조건에서 불안정하기 때문에, 초고진공 및 극저온 환경에 바람직하지 않은 압전 드라이브를 이용한다. 교호형 조리개(interleaved iris) 디자인을 갖는 종래의 장치는 열을 전달하기 위해 함께 힘을 받는 4개의 블레이드와 같은 다수의 블레이드를 갖는다. 이들 교호형 블레이드는 통상적으로 세라믹 코팅되고, 따라서 열악한 열전도체이다. 그 결과, 셔터는 각각의 위치 변화 중에 큰 온도의 변화를 경험하고, 셔터 온도가 안정화하는 동안 상당한 대기 시간이 발생한다.

종래 기술의 전술된 문제점의 하나 이상을 처리하기 위해, 본 명세서에 설명된 하나의 실시예는 초고진공 및 극저온 환경에서 작동 가능한 셔터 조립체를 포함한다.

일 실시예에서, 장치는 모터 부재를 갖는 쌍안정성 솔레노이드 모터를 포함하고, 솔레노이드 모터는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 모터 부재를 구동하도록 구성된다. 액추에이터가 제1 위치로부터 제2 위치로 모터 부재의 이동에 응답하고, 셔터 조립체가 액추에이터에 응답식으로 결합되고 모터 부재가 제1 위치에 배치될 때 제1 형상을 갖는 애퍼처를 형성하고, 애퍼처는 모터 부재가 제2 위치에 배치될 때 제2 형상을 갖고, 셔터 조립체는 극저온 환경에서 작동 가능하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 액추에이터는 모터 부재가 제1 위치로부터 제2 위치로 이동할 때를 제외하고는 셔터 조립체로부터 단열된다. 액추에이터는 단지 모터 부재가 제1 위치로부터 제2 위치로 전진할 때에만 셔터 조립체에 결합하도록 구성된 리세스를 갖는 아암을 포함한다. 특정 실시예에서, 셔터 조립체는 캐비티 내에 배치된 제1 단부를 갖는 제1 셔터 부재 및 캐비티 내에 배치된 제2 단부를 갖는 제2 셔터 부재를 포함한다. 제1 단부는 제2 단부에 대향하고 제1 위치에 배치될 때 제1 형상을 갖는 애퍼처를 그 사이에 형성하기 위해 제2 단부를 향해 선택적으로 전진되고 그리고 제2 단부로부터 퇴피되도록 구성되고, 애퍼처는 제1 단부가 제2 위치에 있을 때 제2 형상을 갖는다. 특정 실시예에서, 액추에이터는 리세스를 갖는 아암을 포함하고, 제1 셔터 부재는 아암 리세스 내에 배치된 구동 부재를 갖는다. 구동 부재는 단지 모터 부재가 제1 위치로부터 제2 위치로 전진될 때에만 아암에 의해 결합되도록 구성된다. 특정 실시예에서, 셔터 조립체는 캐비티를 형성하는 하우징을 포함하고, 제1 셔터 부재 및 제2 셔터 부재는 모든 셔터 위치에서 하우징과 열 접촉을 유지한다. 하우징은 적어도 하나의 레일을 포함하고, 제1 셔터 부재와 제2 셔터 부재는 모든 셔터 위치에서 적어도 하나의 레일과 열 접촉을 유지한다. 하우징은 캐비티를 형성하는 슬리브를 포함하고, 슬리브는 적어도 하나의 스페이서 부재에 의해 각각의 평면형 부재의 중간 섹션 주위에 서로 열적으로 결합된 한 쌍의 대향하는 평면형 부재를 갖고, 적어도 하나의 스페이서 부재는 애퍼처가 제1 형상일 때 제1 셔터 부재 제1 단부 및 제2 셔터 부재 제2 단부에 열적으로 결합되도록 구성된 정지부를 포함한다. 다른 실시예에서, 제어기가 솔레노이드 모터를 제어하고 모터 부재가 제2 위치에 접근함에 따라 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성된다. 제어기는 제1 위치로부터 제2 위치로 모터 부재를 구동하기 전에 솔레노이드 모터의 적어도 하나의 파라미터를 측정하도록 구성된다. 솔레노이드 모터는 코일을 갖고, 제어기는 코일의 저항을 측정하고 측정된 코일 저항의 함수로서 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성된다. 제어기는 또한 코일의 인덕턴스를 측정하고 측정된 코일 인덕턴스의 함수로서 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성될 수도 있다. 특정 실시예에서, 제어기는 측정된 적어도 하나의 파라미터의 함수로서 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성된 피드백 루프를 갖는다. 제어기는 제1 모터 위치로부터 제2 모터 위치로 모터 부재를 구동하기 직전에 코일 저항을 측정하도록 구성될 수도 있고, 코일 저항을 결정하기 위해 솔레노이드 모터의 역기전력을 측정하도록 구성될 수도 있다.

다른 실시예에서, 장치는 제1 모터 부재를 갖는 제1 쌍안정성 솔레노이드 모터 및 제2 모터 부재를 갖는 제2 쌍안정성 솔레노이드 모터를 포함하고, 제1 및 제2 솔레노이드 모터의 각각은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 각각의 모터 부재를 구동하도록 구성된다. 제1 액추에이터는 제1 위치로부터 제2 위치로 제1 모터 부재의 이동에 응답하고, 제2 액추에이터는 제1 위치로부터 제2 위치로 제2 모터 부재의 이동에 응답한다. 셔터 조립체는 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터에 응답식으로 결합되고, 셔터 조립체는 제1 모터 부재 및 제2 모터 부재가 각각의 제1 위치에 각각 배치될 때 제1 형상을 갖는 애퍼처를 형성하고, 애퍼처는 제1 모터 부재 및 제2 모터 부재가 각각의 제2 위치에 각각 배치될 때 제2 형상을 갖고, 셔터 조립체는 극저온 환경에서 작동 가능하도록 구성된다. 특정 실시예에서, 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터는 제1 모터 부재 및 제2 모터 부재가 각각의 제1 위치로부터 각각의 제2 위치로 각각 이동할 때를 제외하고는 셔터 조립체로부터 단열된다. 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터는 단지 제1 모터 부재 및 제2 모터 부재가 각각의 제1 위치로부터 각각의 제2 위치로 각각 이동할 때에만 셔터 조립체에 결합하도록 구성된 리세스를 갖는 아암을 각각 포함한다. 특정 실시예에서, 셔터 조립체는 제1 액추에이터 아암에 응답식으로 결합된 제1 셔터 부재 및 제2 액추에이터 아암에 응답식으로 결합된 제2 셔터 부재를 포함하고, 제1 셔터 부재 및 제2 셔터 부재의 각각은 제1 및 제2 솔레노이드 모터의 각각이 제1 위치에 배치될 때 제1 형상을 갖는 애퍼처를 그 사이에 형성하기 위해 서로를 향해 선택적으로 전진되고 서로로부터 퇴피되도록 구성되고, 애퍼처는 제1 및 제2 솔레노이드 모터의 각각이 제2 위치에 배치될 때 제1 형상보다 큰 제2 형상을 갖는다. 다른 실시예에서, 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터는 리세스를 갖는 아암을 각각 포함하고, 제1 셔터 부재는 제1 액추에이터 아암 리세스 내에 배치된 제1 구동 부재를 갖고 제2 셔터 부재는 제2 액추에이터 아암 리세스 내에 배치된 제2 구동 부재를 갖고, 제1 및 제2 구동 부재의 각각은 단지 각각의 모터 부재가 각각의 제1 위치로부터 제2 위치로 전진될 때에만 각각의 제1 및 제2 액추에이터 아암에 의해 결합되도록 구성된다. 특정 실시예에서, 셔터 조립체는 캐비티를 형성하는 하우징을 포함하고, 제1 셔터 부재 및 제2 셔터 부재는 모든 위치에서 하우징과 열 접촉을 유지한다. 하우징은 캐비티를 형성하는 슬리브를 포함하고, 슬리브는 적어도 하나의 스페이서 부재에 의해 각각의 평면형 부재의 중간 섹션 주위에 서로 열적으로 결합된 한 쌍의 대향하는 평면형 부재를 갖는다. 적어도 하나의 스페이서 부재는 애퍼처가 제1 형상을 가질 때 제1 셔터 부재 및 제2 셔터 부재에 열적으로 결합되도록 구성된 정지부를 포함한다. 특정 실시예에서, 제어기는 제1 및 제2 솔레노이드 모터를 제어하고 제1 및 제2 모터 부재가 각각의 제2 위치에 접근함에 따라 제1 및 제2 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성된다. 제어기는 제1 위치로부터 제2 위치로 각각의 제1 및 제2 모터 부재를 구동하기 전에 제1 및 제2 솔레노이드 모터의 적어도 하나의 파라미터를 측정하도록 구성된다. 제어기는 측정된 적어도 하나의 파라미터의 함수로서 제1 및 제2 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성된 피드백 루프를 갖는다.

특정 장점이 상기에 설명되었지만, 다양한 실시예는 설명된 장점들의 일부 또는 전부를 포함하거나 전혀 포함하지 않을 수도 있다. 부가적으로, 다른 기술적인 장점이 이하의 도면 및 상세한 설명의 리뷰 후에 당 기술 분야의 숙련자에게 즉시 명백할 수도 있다.

본 발명 및 그 장점의 더 완전한 이해를 위해, 이제, 유사한 도면 부호가 유사한 부분을 나타내는 첨부 도면과 함께 취한 이하의 상세한 설명을 참조한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셔터 및 셔터를 위치설정하도록 구성된 단열식 구동 시스템을 포함하는 열 촬상 장치를 도시하고 있다.
도 2는 셔터가 제거된 상태의 도 1의 단열식 구동 시스템을 도시하고 있다.
도 3은 일 구동 기구의 사시도를 도시하고 있다.
도 4는 셔터 슬라이더 부재의 구동핀 및 롤러를 수용하기 위한 개구(opening)로서 구성된 세장형 리세스를 갖는 구동 아암을 도시하고 있는 구동 시스템의 부분의 분해도를 도시하고 있다.
도 5는 셔터 슬라이더 부재가 대응 제1 위치에 있는 제1 "완전 개방" 위치에서 구동 아암을 도시하고 있다.
도 6은 셔터 슬라이더 부재가 대응 제2 위치에 있는 제2 "완전 폐쇄" 위치에서 구동 아암을 도시하고 있다.
도 7은 제1 및 제2 위치에 슬라이더 핀 및 롤러를 수용하지만, 이들로부터 물리적으로 그리고 열적으로 분리되어 있는 세장형 개구 및 아암의 평면도를 도시하고 있다.
도 8은 이 간극(clearance)에 비교하여 액추에이터의 반경방향 유극(play)을 포함하는, 슬라이더 핀 및 롤러로부터 아암의 비대칭 간극을 도시하고 있는 제1 위치에 아암의 평면도를 도시하고 있다.
도 9는 아암을 포함하는 구동 크랭크의 사시도를 도시하고 있다.
도 10은 구동 조립체를 제어하도록 구성된 제어기 회로를 도시하고 있다.
도 11은 셔터 조립체의 평면 사시도를 도시하고 있다.
도 12는 셔터 조립체의 분해도를 도시하고 있다.
도 13a 내지 도 13d는 셔터 조립체의 상이한 도면을 도시하고 있다.
도 14a 내지 도 14b는 셔터 조립체의 하부 플레이트의 평면도 및 저면도를 도시하고 있다.
도 15a는 그 하부면을 도시하도록 플립되어 있는 상부 플레이트의 사시도를 도시하고 있다.
도 15b는 상부 플레이트 하부면의 도면을 도시하고 있다.

처음에, 예시적인 실시예가 이하에 예시되어 있지만, 본 발명은 현재 알려져 있는지 여부에 무관하게, 임의의 수의 기술을 사용하여 구현될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 이하에 예시된 예시적인 구현예, 도면 및 기술에 결코 한정되어서는 안된다. 부가적으로, 도면은 반드시 실제 축적대로 도시되어 있는 것은 아니다.

도 1은 초고진공 및 극저온 온도에서 작동 가능한 가변 애퍼처 기구(variable aperture mechanism: VAM)를 포함하는 IR 열 촬상 셔터 장치(10)의 평면 사시도를 도시하고 있다. 장치(10)는 한 쌍의 슬라이딩 애퍼처 블레이드(14)를 포함하는 일반적으로 도면 부호 12로 도시되어 있는 셔터 조립체를 포함한다. 슬라이딩 애퍼처 블레이드(14)는 셔터 애퍼처(15)를 함께 형성하고, 각각의 블레이드(14)는 애퍼처(15)의 형상을 선택적으로 설정하기 위해 일반적으로 도면 부호 16A 및 16B로 도시되어 있는 각각의 구동 기구에 의해 구동되도록 구성된다. 애퍼처 블레이드(14)는 슬리브를 형성하는 한 쌍의 열전도성 부재 사이에 형성된 캐비티 내에 각각 포위되고, 각각의 애퍼처 블레이드(14)는 2개의 위치, 즉 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 더 소형 형상을 갖는 애퍼처(15)를 형성하기 위한 폐쇄 위치와, 더 대형 형상의 애퍼처(15)(도시 생략)를 형성하기 위한 퇴피 위치를 가져, 애퍼처(15)가 도 4 및 도 11 내지 도 14와 관련하여 더 상세히 간략하게 설명되는 바와 같이 적어도 2개의 상이한 시야를 갖는 촬상 장치(도시 생략)와 함께 동작하도록 구성되게 된다. 도 4 및 도 11 내지 도 15와 관련하여 간략하게 설명되는 바와 같이, 셔터 조립체(12)는 고진공 환경에서 극저온 온도에서 작동하도록 유리하게 구성되고, 여기서 블레이드(14)는 휴지시에 그리고 위치들 사이의 전이 중의 모두에 열적으로 안정한 온도를 유지하고, 이 블레이드(14)는 구동 기구(16A, 16B)와 같은 비냉각된 장치(10) 요소 및 주위로부터 단열되는데, 이는 촬상 장치가 애퍼처 형상 변화 후에 상당한 대기 시간 없이 즉시 사용될 수 있도록 중요하다.

각각의 구동 기구(16A, 16B)는 바람직하게는 쌍안정성 솔레노이드를 포함하는 회전형 모터(18)(도 3 참조)를 포함한다. 쌍안정성 솔레노이드는, 예를 들어 전방 감시 적외선(forward looking infrared: FLIR) 장치에 사용을 위해, 초고진공 환경에서 진공 안정성이고 매우 신뢰적이기 때문에, 종래의 압전 드라이브에 비해 중요한 장점을 제공한다. 쌍안정성 솔레노이드는 수동 충격 및 진동 안정성을 제공하는 내부 보유 자석을 갖고, 반면에 압전 드라이브는 마찰 보유를 갖는다. 더욱이, 쌍안정성 솔레노이드는 그 구동 전류를 증가시킴으로써 더 많은 전력 출력이 가능하고, 반면에 압전 드라이브는 단일의 힘 출력을 제공한다. 게다가, 쌍안정성 솔레노이드는 압전 드라이브보다 10배 더 고속이고, 작동 중에 입자를 바람직하지 않게 생성하는 마찰을 갖는 압전 드라이브와는 달리, 이물질 부스러기(foreign object debris: FOD)를 생성하지 않는다. 쌍안정성 솔레노이드는 장치(10) 내에 설치가 용이하고, 감소된 재료 및 노동 비용을 요구한다. 극저온 온도에서 작동 가능한 가변 애퍼처 셔터 조립체와 함께 쌍안정성 솔레노이드는 충분한 기술적 장점을 제공한다.

각각의 구동 기구(16A, 16B)는 균형화된 회전 가능한 구동 크랭크(22)에 결합되어 이를 구동하는 회전 가능한 액추에이터 핀(20)을 갖는다. 각각의 구동 크랭크(22)는 간략하게 설명되는 바와 같이, 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 제1 "완전 개방" 위치와 제2 "완전 폐쇄" 위치 사이에서 아암(24)을 선택적으로 회전하도록 구성된 반경방향으로 연장하는 세장형 아암(24)(도 2 참조)을 갖는다. 각각의 아암(24)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 리세스(26)를 갖는 말단부를 갖고, 리세스(26)는 바람직하게는 도시되어 있는 바와 같이 일 바람직한 실시예에서 세장형 개구를 포함한다. 리세스(26)는 원한다면 슬롯 또는 다른 개방 단부형 구조체를 또한 포함할 수 있지만, 개구의 한정이 암시되는 것은 아니다.

각각의 아암 리세스(26)는 각각의 위치설정 부재(30) 및 그에 대해 회전 가능하게 배치된 롤러(34)(도 4 참조)를 수용하도록 구성되지만, 이들로부터 이격되어 있다. 각각의 부재(30)는 바람직하게는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 애퍼처(15)를 형성하는 블레이드 단부에 대향하는 삼각형으로서 형성된 애퍼처 블레이드(14)의 하나의 각각의 단부에 고정되고 열적으로 결합된 셔터핀을 포함한다. 각각의 부재(30)에 근접한 애퍼처 블레이드의 이 삼각형 형상, 및 대향하는 블레이드 단부로부터의 각각의 부재(30)의 분리는 이러한 열에 기인하는 촬상 열화를 감소시키기 위해 촬상 장치에 근접한 블레이드 애퍼처 단부로부터 애퍼처 위치설정 중에 부재(30) 상에 생성되는 임의의 열을 단열하는 것을 돕는다. 각각의 부재(30)는 하향으로 연장하고 각각의 자기 멈춤쇠 래치(magnetic detent latch)(32) 위에 물리적으로 그리고 열적으로 분리되어 유지되는 자석(31)에 연결된다. 각각의 멈춤쇠 래치(32)는 프레임(36) 내에 형성된 각각의 슬롯(35)(도 3 참조) 내에 견고하게 슬라이딩 가능하게 수용된다. 각각의 멈춤쇠 래치(32)는 바람직하게는, 프레임(36) 내의 대응 슬롯(35) 내부에서 선형으로 슬라이드하도록 구성되고, 플러그를 슬롯(35) 내에서 상향으로 가압하는 세트 스크류(37)에 의해 최종 원하는 위치에 위치설정될 때 적소에 잠금되어, 최소의 부가의 선형 운동을 유도하면서 액세스 가능한 잠금 특징부를 제공하는 플러그를 포함한다. 아암(24)의 회전시에, 각각의 개구(26)는 제1 완전 개방 위치와 제2 완전 폐쇄 위치 사이에서 애퍼처 블레이드(14)를 선형으로 이동시키도록 각각의 셔터핀(30)을 포함하는 각각의 롤러(34)에 결합하고, 롤러(34)는 전이 중에 개구(26) 내에서 회전하고, 이어서 전이의 종료시에 그로부터 이격된다.

도 2는 셔터 장치(12)가 제거되어 있는 장치(10)를 도시하고 있는데, 바람직하게는 홀 효과 센서(Hall effect sensors)를 포함하는 각각의 아암(24)의 최종 위치를 지시하기 위해, 개구(26)를 갖는 각각의 아암(24), 셔터핀(30)을 갖지 않는 자기 멈춤쇠 래치(32), 뿐만 아니라 2 쌍의 근접 센서(40)(도 3 참조)를 포함하는 구동 기구(16A, 16B)를 도시하고 있다. 각각의 구동 크랭크(22)는 그 내부에서 말단부에 배치되고 아암(24) 위치의 함수로서 근접도 센서(40) 중 하나에 걸쳐 선택적으로 연장하는 자석(44)을 포함하는 근접도 지시 아암(42)을 갖는다. 아암(24)이 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 제1 완전 개방 위치에 있을 때, 제1 근접도 센서(40)는 구동 크랭크(22)가 개방 위치에서 적소에 있는 것을 지시하고, 아암(24)이 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 제2 완전 폐쇄 위치에 있을 때, 제2 근접도 센서(40)는 구동 크랭크(22)가 폐쇄 위치에서 적소에 있는 것을 지시한다. 액추에이터(18)의 내부에 그리고 멈춤쇠 자기 래치(32) 내에 생성된 자기 코깅(magnetic cogging)은 정지부(50, 52)에서 세트 스크류(54)에 대해 아암(42, 46)을 가압하고 이동 종료시에 임의의 유극을 방지한다.

도 3은 아암(24)이 제2 위치에 있는 상태에서 일 구동 기구(16)의 사시도를 도시하고, 예를 들어 24도일 수도 있는 아암의 이동 경로를 도시하고 있는데, 이 경로에 대한 한정이 암시되는 것은 아니다. 멈춤쇠 자기 래치(32)는 스테인레스강과 같은 비자기 금속으로 구성되고, 리세스(55) 및 한 쌍의 단부 정지부(56)를 갖는 것으로 보이는데, 일 단부 정지부(56)가 리세스(55)의 각각의 단부 상에 형성되어 있다. 자석(57)이 단부 정지부(56)의 대향하는 면들에 부착되거나 매립된다. 자석(57)은 각각의 자석(31), 및 따라서 자석(31)이 그에 근접한 아암(24)에 의해 전진할 때 핀(30) 및 연계된 롤러(34)(도 4)를 자력으로 끌어당기도록 각각 구성된다. 아암(24)이 제1 위치(도 5)로부터 제2 위치(도 6)로 전진할 때, 정지부(50)는 아암(24)의 추가의 이동을 방지하지만, 핀(30), 자석(31), 롤러(34) 및 연계된 셔터 블레이드(14)의 운동량(momentum)은 도 14a에 도시되어 있는 바와 같이 그리고 더 상세히 간략히 설명되는 바와 같이, 블레이드(14)가 완전히 폐쇄되고 셔터 조립체(12)의 한 쌍의 정지 부재(86)에 결합할 때까지 계속 이동하는 것이 허용된다. 그러나, 자석(31)은 각각의 자석(57)과 물리적으로 접촉하지 않을 것이고, 자석 래치를 제공하기 위해 자석(31)에 밀접하게 근접하여 자력으로 끌어당겨져 유지될 것이다. 기본적으로, 아암(24)은 언더슈트하고(undershoot), 핀(30), 자석(31) 및 롤러(34)는 전진하여 개구(26)로부터 분리되어 아암(24)으로부터 단열되어 유지되고, 정지 부재(86)는 오버슈트(overshoot)하여 개구(26)의 다른 에지에 결합하는 것을 제한하도록 핀(30)의 이동을 제한한다. 마찬가지로, 아암(24)이 제2 위치로부터 제1 위치로 전진할 때, 정지부(52)는 아암(24)의 추가의 이동을 방지하지만, 핀(30), 자석(31), 롤러(34) 및 연계된 블레이드(14)의 운동량은, 도 14a에 도시되어 있는 바와 같이, 블레이드(14)가 완전히 개방하여 한 쌍의 측벽(78)에 결합할 때까지 계속 이동하는 것이 허용된다. 그러나, 자석(31)은 각각의 자석(57)과 물리적으로 접촉하지 않을 것이고, 자기 래치를 제공하도록 자석(31)에 밀접하게 근접하여 자력으로 끌어당겨져 유지될 것이다.

도 4는 일 구동 기구(16) 및 구동 기구 위치의 함수로서 위치설정되도록 구성된 일 셔터 블레이드(14)의 일 단부의 분해도를 도시하고 있다. 각각의 셔터 블레이드(14)는 마찰을 감소시키기 위해 매우 박형이고 경량이다. 셔터핀(30)은 말단 슬롯(26)을 따라 슬라이딩하는 것을 방지하기 위한 부싱을 포함하는 롤러(34)를 포획하는 원통형 포스트로 이루어지고, 롤러(34)는 마찰 및 마모를 방지하기 위해 슬롯(26)의 에지에 대해 구른다. 자석(31)은 셔터핀(30) 아래에 제공되고, 그에 밀접하게 근접하기만 접촉하지 않고 단열될 때, 멈춤쇠 자기 래치(32)의 아암을 끌어당기는 자석 멈춤쇠를 제공한다. 각각의 셔터 블레이드(14)는 폐쇄 위치에서 애퍼처(15)의 더 작은 직경을 규정하도록 구성된 반원형 노치(38)를 갖는다. 각각의 노치(38)는 도시되어 있는 바와 같이 원형 애퍼처를 형성하도록 구성될 수도 있지만, 육각형, 직사각형, 타원형 및 다른 형상과 같은 상이한 애퍼처 형상을 형성하도록 상이한 형상을 또한 가질 수도 있다.

각각의 구동 크랭크(22)는 반경방향으로 연장하는 아암(46)을 더 포함하고, 각각의 아암(42, 46)은 도 5 및 도 6, 뿐만 아니라 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 세장형 아암(24)보다 짧다. 각각의 아암(24, 42, 46)은 구동 크랭크(22)의 중심에 대해 균형화되어, 구동 크랭크(22)의 무게중심이 각각의 액추에이터 핀(20)에 결합될 때 균형화되게 된다. 이는 시스템(10)이 극단적으로 높은 충격 요구에 매우 덜 민감하게 한다. 각각의 아암(42, 46)은 그 각각이 조정 가능한 이동 제한 세트 스크류(54)를 포함하는 정지 부재(50, 52)를 각각 포함하는 이동 정지 제한부를 갖는다. 정지 부재 제한 스크류(54)는 이어서 아암(24)의 정확한 이동 경로 및 한계, 및 따라서 종동 셔터 플레이트(14)의 정확한 한계 위치를 설정한다. 재차, 아암(42)을 감지하는 근접 센서(40)는 구동 크랭크(22), 및 따라서 아암(24) 및 셔터 플레이트(14)가 2개의 위치 중 하나에 있는지 여부를 지시한다.

셔터 플레이트(14)가 완전 개방 위치에 있을 때, 구동 기구(16A)의 아암(24)은 완전 개방 위치에 있고, 구동 기구(16A)의 셔터핀(30)은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 플레이트(12)의 일 단부에 형성된 슬롯(60)의 말단부에 위치된다. 대응적으로, 구동 기구(16B)의 아암(24)은 완전 개방 위치에 있고, 구동 기구(16B)의 셔터핀(30)은 플레이트(12)의 대향 단부에 형성된 대향 슬롯(60) 내에서 외향으로 전진된다. 도 1 및 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 셔터 플레이트(14)가 폐쇄 위치에 있을 때 그 반대도 유효하다.

유리하게, 도 7 및 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 셔터핀(30) 및 대응 롤러(34)는 양 위치 사이에 생성된 간격에 기인하여 제1 위치 및 제2 위치에 있을 때 각각의 아암(24)으로부터 물리적으로 그리고 열적으로 분리되어 유지되어, 따라서 단열부라 또한 칭하는 열적 배리어를 생성한다. 아암(24)은 일 위치로부터 다른 위치로의 셔터 플레이트(14)의 이동/작동 중에 매우 짧은 시간 기간 동안 셔터핀(30) 둘레에 배치된 롤러(34)에만 결합한다. 따라서, 구동 기구(16A, 16B) 및 이들의 모든 부분은 작동 가능한 완전 개방 또는 완전 폐쇄 위치에 있을 때 종동 셔터 플레이트(14)로부터 단열되어 있다. 플레이트(12) 및 셔터 플레이트(14)를 포함하는 셔터 기구는 바람직하게는 진정한 IR 드와(Dewar) 극저온 환경을 갖는 진공에서 구성된다. 더욱이, 롤러(34)로부터 아암(24)의 간격은, 각각의 롤러(34)에 결합하여 구동하기 전에 아암(24) 내에 운동량을 유리하게 형성하여, 토크 전달로부터 에너지의 운동량 전달로 작동 기구를 변환하는, 각각의 제1 휴지 위치 또는 제2 휴지 위치로부터 가속하기 위한 시간을 모터(18), 및 따라서 각각의 아암(24)에 제공한다. 이 부가의 운동량은 셔터핀(30)에 대해 작용하는 자기 멈춤쇠 래치(32)의 자기 멈춤쇠 힘을 극복하는 것을 도와, 정지 포스트(50 또는 52)에 대해 아암(42 또는 46)을 유지한다. 회전 중에 롤러(34)에 결합하는 아암(24)의 충돌은 또한 존재할 수도 있는 임의의 찌름을 극복하는 것을 돕는다. 이 간격은 25% 내지 900%의 요구 힘 마진을 증가시킨다. 간격은 또한 비교적 큰 유극량을 갖고 따라서 아암(24)을 직접 구동하기 위해 덜 적합한 덜 정확한 솔레노이드 모터(18)의 사용을 허용한다. 각각의 아암 개구(26)는 각각의 셔터핀(30) 및 롤러(34)에 대한 느슨한 끼워맞춤을 제공하여, 모터 느슨한 유극이 셔터 애퍼처의 작동을 손상하지 않게 된다. 역으로, 아암 개구(26)의 느슨한 공차는 부주의한 반동의 위험을 완화한다. 애퍼처 블레이드(14)는 유지 아암(42 또는 46)이 이들의 각각의 정지부에 접촉하기 전에 결합하는 내부 정지부를 갖는다. 셔터핀(30)이 말단 슬롯(26) 내에 견고하게 결합되지 않기 때문에, 애퍼처 블레이드는 아암(42 또는 46)이 정지 세트 스크류(54)에 접촉하여 반동하기 전에 반동할 수 있다. 아암이 애퍼처 블레이드보다 훨씬 더 높은 관성을 갖고 대응적으로 더 느리게 반동하는 사실에 의해 부가의 마진이 제공된다. 도면 부호 18에서 액추에이터 베어링 내의 고레벨의 완충은 아암 반동의 크기를 감소시킨다. 이들 특징부는 반동하는 아암(24)이 반대 방향으로 이동하면서 셔터핀(30) 및 롤러(34)에 충돌하는 상황을 방지한다. 이러한 충돌은 아암의 훨씬 더 높은 관성에 기인하여 셔터핀(30) 상에 극단적으로 큰 힘을 인가할 수 있다.

도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 롤러(34)와 아암 개구(26) 사이의 간극은 약간 비대칭이지만, 원한다면 대칭일 수도 있다. 일 바람직한 구현예에서, 0.011 인치 간극인 사구역이라 또한 칭하는 약 1.4도의 간극이 존재하지만, 이 각도 간격 또는 간극에 대한 한정이 암시되는 것은 아니다. 스크류(54)에 의해 설정된 아암 이동 제한 세트 정지부는 바람직하게는 약 0.28도로 사구역의 1/5 내로 멈춤쇠로 설정된다.

일 바람직한 실시예에서, 미국 코네티컷주 리지필드 소재의 Brandstrom Instruments에 의해 제조되는 것과 같은, 회전형 솔레노이드가 일관적인 신뢰성 및 조정 가능한 스트로크를 제공하기 때문에 모터(18)로서 사용된다. 고정형 모터 마운트 정지 제한 부재(50, 52)에 이동 제한 나사(54)를 사용하는 구동 크랭크(22)의 미세 조정 특징부는 이 스트로크를 설정하는 것을 돕는다. 이 디자인은 고유적으로 비신뢰적이지만 기능적으로는 허용 가능한 압전 구동 모터에 비해 우수하다. 대안적인 회전형 모터는 DC 스텝퍼 모터를 포함할 수 있고, 특정 회전형 모터에 대한 한정이 암시되어서는 안된다. 본 발명은 종동부에 과잉응력을 인가할 수도 있는 모터 오버트래블(over-travel)을 허용할 수도 있는 모터 및 연동 장치에 비해 장점을 갖는다.

도 9는 4개의 균형화된 아암을 포함하는, 구동 크랭크(22)의 사시도를 도시하고 있다.

도 10은 각각의 모터(18)를 선택적으로 구동하여, 아암(24)의 위치설정을 제어하고 따라서 제1 및 제2 위치 사이에 셔터 플레이트(14)를 구동하도록 구성된 제어 회로(60)를 도시하고 있다. 제어 회로는 구동 기구(16A, 16B)의 모터(18)와 인터페이스하는 구동 전자 기기(64)를 제어하도록 구성된 프로세서를 갖는 제어기(62)를 포함한다.

이제, 도 11을 참조하면, 셔터 조립체(12)의 평면 사시도가 도시되어 있다. 도 12는 셔터 조립체(12)의 분해도를 도시하고 있다. 도 13a는 셔터 조립체(12)의 평면도를 도시하고 있고, 도 13b는 셔터 조립체(12)의 저면도를 도시하고 있고, 도 13c는 셔터 조립체(12)의 측면도를 도시하고 있고, 도 13d는 셔터 조립체(12)의 단부도를 도시하고 있다. 셔터 조립체(12)는 서로 평행하고 각각의 플랜지 개구(76)를 통해 연장하는, 나사로서 도시되어 있는 복수의 체결구(74)에 의해 고정되어 있는 상부 플레이트(70) 및 하부 플레이트(72)를 포함한다. 하부 플레이트(72)는 상부 플레이트(70)와 하부 플레이트(72)가 그 사이에 캐비티(80)를 갖는 슬리브를 함께 형성하도록 그 주계 둘레에 4개의 상향으로 연장하는 측벽(78)을 갖는다. 캐비티(80)는 셔터 블레이드(14)를 수용하고 2개의 위치 사이의 블레이드(14)의 슬라이딩을 가능하게 하여 애퍼처(15)의 2개의 상이한 직경을 형성하도록 구성된다. 상부 플레이트(70) 및 하부 플레이트(72)의 각각은 셔터핀(30)이 그 내부에 선택적으로 위치되고 애퍼처(15) 세팅을 설정하는 것을 가능하게 하기 위한 전술된 바와 같은 대향 슬롯(60)을 갖는다. 상부 플레이트(70) 및 하부 플레이트(72)는 베릴륨 구리와 같은 열전도성 재료로 구성되고, 극저온 온도에서 유지됨에 따라 임의의 발생된 열이 그를 통해 균일하게 전달되고 셔터 조립체(12) 주위에 평형화하도록 구성된다. 예를 들어, 애퍼처(15) 세팅을 변경하기 위해 블레이드(14)의 위치설정 중에 셔터핀(30) 또는 롤러(34) 내에 발생된 임의의 열은 안정한 온도를 유지하기 위해 다른 부재로 신속하게 확산하는데, 이는 애퍼처(15)와 함께 작동하는 고선명 적외선(IR) 센서(도시 생략)가 세팅 후에 신속하게 사용될 수 있게 하는데 중요하다.

각각의 셔터 블레이드(14)는 베릴륨 구리와 같은 매우 얇은 금속 재료로 구성되고, 게다가 금 도금된다. 유리하게는, 금 도금은 극저온 온도에서 사용을 위해 적합하지 않은 오일 또는 그리스(grease)를 사용하지 않고 블레이드(14)에 자체 윤활을 제공한다. 금 도금은 또한 애퍼처(15)에서 촬상 시스템에 의해 발생되는 것과 같은 열을 반사한다. 금 도금은 또한 매우 연성이기 때문에 이물질 부스러기(foreign object debris: FOD)를 방지한다.

각각의 블레이드(14)는 하부 플레이트(72)의 각각의 측벽(78)에 결합하도록 구성된 라운딩된 연장부 또는 너브(nub)(104)를 이들의 에지에 갖고, 너브(104)는 위치설정 중에 마찰을 감소시키기 위한 측벽(78)과의 접촉점을 제공할 뿐만 아니라, 또한 유리하게는 열 경로를 제공한다. 슬라이딩 블레이드(14)는 다중점 높은 열전도성 경로에 기인하여 전이 중을 포함하여 항상 상부 부재(70)와 하부부재(72)와 열전도를 유지한다. 재차, 블레이드(14)의 금 도금은 이들 접촉점에서 윤활을 제공한다. 셔터 조립체(12)의 모든 재료는 봉입 환경에서 진공 안정하다.

도 14a는 하부 플레이트(72)의 평면 사시도를 도시하고 있고, 도 14b는 하부 플레이트(72)의 저면 사시도를 도시하고 있다. 하부 플레이트(72)의 상부면(82)은 입자가 포집함에 따라 동작하도록 구성된 복수의 X형 리세스(84)를 포함하는 것으로 보인다. 각각의 리세스(84)는 성형 중에 또는 에칭에 의해 형성되고, 블레이드(14)가 시간 경과에 따라 위치됨에 따라 발생될 수도 있는 입자를 수집하여 포획하도록 구성된다. 게다가, 셔터핀(30)에 결합된 자석(31)은 셔터핀(30)을 자화하고 또한 발생될 수도 있는 임의의 입자를 수집한다.

하부 플레이트(72)는 또한 개구(88)의 각각의 측에 대향된 한 쌍의 포스트(86)를 포함하는 것으로 보이고, 이 개구(88)는 블레이드(14)가 퇴피 위치에 있을 때 애퍼처(15)의 더 큰 형상을 제공한다. 상부 플레이트(70)는 더 큰 직경을 갖는 개구(90)(간극 구멍)를 갖고, 반면에 개구(88)는 제어된 애퍼처 구멍을 갖는다. 각각의 블레이드(14)는 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 대향하는 노치(94)를 포함하는 에지를 형성하는 대향하는 말단부(92)를 갖는 것으로 보인다. 블레이드(14)의 대향하는 노치(94)는 폐쇄 위치에서 각각의 포스트(86)에 기계적으로 그리고 열적으로 결합하도록 구성되고, 이 포스트(86)는 도 3과 관련하여 전술된 바와 같이, 블레이드(14), 및 또한 셔터핀(30) 및 롤러(34)에 대한 정지 한계로서 동작한다. 더욱이, 포스트(86)는 블레이드(14)가 이들에 결합될 때 셔터 조립체(12)를 열적으로 균형화하는 것을 돕고, 또한 대향하는 상부 플레이트(70)와 하부 플레이트(72) 사이의 임의의 열을 균형화하는 것을 돕는다. 측벽(78)은 도 3과 관련하여 전술된 바와 같이, 개방 위치에서 블레이드(14), 및 또한 셔터핀(30) 및 롤러(34)에 대한 정지 한계를 제공한다.

각각의 블레이드(14)는 셔터핀(30) 내에 발생된 임의의 열이 촬상 시스템의 성능을 열화시킬 수 있는 말단부(92)에서의 열 편차를 최소화하기 위해 대향하는 말단부(92)로부터 가능한 한 멀리 있도록 각각의 셔터핀(30)에 기계적으로 그리고 열적으로 결합된 테이퍼진 삼각형 단부(96)를 갖는다. 말단부(92)는 각각 경사지고, 폐쇄 위치에서 서로 약간 중첩하여 임의의 광이 폐쇄 위치에서 블레이드(14)의 계면을 가로질러 통과하는 것을 방지한다. 경사진 말단부(92)는 하나의 블레이드 말단부가 폐쇄 위치에서 다른 블레이드 말단부 상에 약간 얹혀있게 하는데, 이는 셔터 조립체(12)의 작동 중에 시간 경과에 따라 발생할 수도 있다.

하부 플레이트(72)는 도 14b에 도시되어 있는 바와 같이, 극저온 온도에서 셔터 조립체(12)를 유지하도록 구성된 극저온 하우징을 수용하도록 구성된 복수의 반원형 연장부(98)를 갖는다.

도 15a를 참조하면, 상부 플레이트(70)가 상부 플레이트(70)의 하부면(100)을 도시하기 위해 전복되어 있는 상태의 상부 플레이트(70)의 사시도가 도시되어 있다. 도 15b는 플립된 상부 플레이트(70)의 평면도를 도시하고 있다. 하부면(100)은 개구(88)의 각각의 측에 한 쌍의 평행한 사이드 레일(102)을 갖는 것으로 보이고, 각각의 레일(102)은 상향으로 연장하고, 대향하는 금 도금된 블레이드(14)의 상부면에 결합하도록 구성된다. 슬라이드 레일(102)은 또한 각각의 개구(60)에 부분적으로 걸쳐있다. 유리하게는, 금 도금은 비교적 연성이고, 자체 윤활면을 제공하여, 매우 낮은 마찰이 전이 중에 레일(102)과 블레이드(14)의 표면 사이에 발생된다. 더욱이, 연성 금 재료는 임의의 현저한 금 미립자를 발생하지 않는다.

셔터 조립체는 100 켈빈 미만인, 극저온 온도에서 작동하도록 구성된다. 셔터 조립체(12)는 구동 기구부를 포함하는 비냉각된 부분으로부터 적어도 200 켈빈 온도차를 유지한다. 유리하게는, 셔터 조립체(12)는 블레이드(14)가 열적으로 안정하고, 고선명 적외선(IR) 촬상 시스템이 하나의 애퍼처 세팅으로부터 다른 세팅으로 블레이드(14)의 전이 직후에 사용될 수 있도록 임계적인, 특히 에지(92)에서 10 켈빈 초과로 온도를 변화시키지 않도록 구성된다. 슬라이딩 블레이드(14)는 증가된 마찰 없이 연속적인 열 접촉을 유지한다. 이 비범한 성능은 극저온 온도에서 자체 윤활 저마찰면을 제공하는 블레이드의 금 도금, 애퍼처로부터 블레이드의 원단부에서 블레이드(14)의 삼각형 테이퍼진 단부에 결합된 핀(30), 전이 동안을 제외하고는 셔터 조립체(12)로부터 핀(30) 및 롤러(34)의 분리에 의해 성취된 셔터 조립체(12)로부터 구동 기구의 단열, 및 마찰을 최소화하고 임의의 열을 반사하는 얇은 블레이드(14)를 포함하는 수많은 중요한 특징부에 의해 성취된다.

수정, 추가 또는 생략이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 본 명세서에 설명된 시스템, 장치 및 방법에 이루어질 수도 있다. 시스템 및 장치의 구성요소는 일체화되거나 분리될 수도 있다. 더욱이, 시스템 및 장치의 작동은 더 많은, 더 적은 또는 다른 구성요소에 의해 수행될 수도 있다. 방법은 더 많은, 더 적은 또는 다른 단계를 포함할 수도 있다. 부가적으로, 단계는 임의의 적합한 순서로 수행될 수도 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "각각"은 세트의 각각의 부재 또는 세트의 서브세트의 각각의 부재를 칭한다.

특허청, 및 여기에 첨부된 청구범위를 해석하는데 있어서 본 출원에 허여된 임의의 특허의 임의의 독자를 보조하기 위해, 출원인은 용어 "~를 위한 수단" 또는 "~를 위한 단계"가 특정 청구항에 명시적으로 사용되지 않으면, 임의의 첨부된 청구범위 또는 청구항 요소가 그 출원일에 존재하는 바와 같이 35 U.S.C. 섹션 112의 항 6을 발동하도록 의도된 것은 아니라는 것을 주목하기를 원한다.

Claims

모터 부재를 갖는 쌍안정성 솔레노이드 모터 - 상기 솔레노이드 모터는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 상기 모터 부재를 구동하도록 구성됨 -;
상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로의 상기 모터 부재의 이동에 응답하는 액추에이터; 및
상기 액추에이터에 응답식으로 결합되고 상기 모터 부재가 상기 제1 위치에 배치될 때 제1 형상을 갖는 애퍼처를 형성하는 셔터 조립체 - 상기 애퍼처는 상기 모터 부재가 상기 제2 위치에 배치될 때 제2 형상을 갖고, 상기 셔터 조립체는 극저온 환경에서 작동 가능하도록 구성됨 -
를 포함하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 모터 부재가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동할 때를 제외하고는 상기 셔터 조립체로부터 단열되는 장치.
제2항에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 모터 부재가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 전진할 때에만 상기 셔터 조립체에 결합하도록 구성된 리세스를 갖는 아암을 포함하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 셔터 조립체는 캐비티 내에 배치된 제1 단부를 갖는 제1 셔터 부재 및 상기 캐비티 내에 배치된 제2 단부를 갖는 제2 셔터 부재를 포함하고, 상기 제1 단부는 상기 제2 단부에 대향하고 제1 위치에 배치될 때 제1 형상을 갖는 애퍼처를 그 사이에 형성하기 위해 상기 제2 단부를 향해 선택적으로 전진되고 그리고 제2 단부로부터 퇴피되도록 구성되고, 상기 애퍼처는 상기 제1 단부가 제2 위치에 있을 때 제2 형상을 갖는 장치.
제4항에 있어서, 상기 액추에이터는 리세스를 갖는 아암을 포함하고, 상기 제1 셔터 부재는 상기 아암 리세스 내에 배치된 구동 부재를 갖고, 상기 구동 부재는 상기 모터 부재가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 전진될 때에만 상기 아암에 의해 결합되도록 구성되는 장치.
제4항에 있어서, 상기 셔터 조립체는 캐비티를 형성하는 하우징을 포함하고, 상기 제1 셔터 부재 및 상기 제2 셔터 부재는 모든 위치에서 상기 하우징과 열 접촉을 유지하는 장치.
제6항에 있어서, 상기 하우징은 적어도 하나의 레일을 포함하고, 상기 제1 셔터 부재 및 상기 제2 셔터 부재는 모든 셔터 위치에서 상기 적어도 하나의 레일과 열 접촉을 유지하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 하우징은 캐비티를 형성하는 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 적어도 하나의 스페이서 부재에 의해 각각의 평면형 부재의 중간 섹션 주위에 서로 열적으로 결합된 한 쌍의 대향하는 평면형 부재를 갖는 장치.
제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스페이서 부재는 애퍼처가 제1 형상일 때 상기 제1 셔터 부재 제1 단부 및 상기 제2 셔터 부재 제2 단부에 열적으로 결합되도록 구성된 정지부를 포함하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 솔레노이드 모터를 제어하고 상기 모터 부재가 제2 위치에 접근함에 따라 상기 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함하는 장치.
제10항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 상기 모터 부재를 구동하기 전에 상기 솔레노이드 모터의 적어도 하나의 파라미터를 측정하도록 구성되는 장치.
제11항에 있어서, 상기 솔레노이드 모터는 코일을 갖고, 상기 제어기는 상기 코일의 저항을 측정하고 측정된 코일 저항의 함수로서 상기 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성되는 장치.
제11항에 있어서, 상기 솔레노이드 모터는 코일을 갖고, 상기 제어기는 상기 코일의 인덕턴스를 측정하고 측정된 코일 인덕턴스의 함수로서 상기 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성되는 장치.
제11항에 있어서, 상기 제어기는 상기 측정된 적어도 하나의 파라미터의 함수로서 상기 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성된 피드백 루프를 갖는 장치.
제12항에 있어서, 상기 제어기는 제1 모터 위치로부터 제2 모터 위치로 상기 모터 부재를 구동하기 직전에 코일 저항을 측정하도록 구성되는 장치.
제12항에 있어서, 상기 제어기는 코일 저항을 결정하기 위해 상기 솔레노이드 모터의 역기전력을 측정하도록 구성되는 장치.
제1 모터 부재를 갖는 제1 쌍안정성 솔레노이드 모터 및 제2 모터 부재를 갖는 제2 쌍안정성 솔레노이드 모터 - 상기 제1 및 제2 솔레노이드 모터의 각각은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 각각의 모터 부재를 구동하도록 구성됨 -;
상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로의 상기 제1 모터 부재의 이동에 응답하는 제1 액추에이터, 및 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로의 상기 제2 모터 부재의 이동에 응답하는 제2 액추에이터; 및
상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터에 응답식으로 결합된 셔터 조립체 - 상기 셔터 조립체는 상기 제1 모터 부재 및 상기 제2 모터 부재가 각각의 제1 위치에 각각 배치될 때 제1 형상을 갖는 애퍼처를 형성하고, 상기 애퍼처는 상기 제1 모터 부재 및 상기 제2 모터 부재가 각각의 제2 위치에 각각 배치될 때 제2 형상을 갖고, 상기 셔터 조립체는 극저온 환경에서 작동 가능하도록 구성됨 -
를 포함하는 장치.
제17항에 있어서, 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터는 상기 제1 모터 부재 및 상기 제2 모터 부재가 각각의 제1 위치로부터 각각의 제2 위치로 각각 이동할 때를 제외하고는 상기 셔터 조립체로부터 단열되는 장치.
제18항에 있어서, 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터는 상기 제1 모터 부재 및 상기 제2 모터 부재가 각각의 제1 위치로부터 각각의 제2 위치로 각각 이동할 때에만 상기 셔터 조립체에 결합하도록 구성된 리세스를 갖는 아암을 각각 포함하는 장치.
제19항에 있어서, 상기 셔터 조립체는 제1 액추에이터 아암에 응답식으로 결합된 제1 셔터 부재 및 제2 액추에이터 아암에 응답식으로 결합된 제2 셔터 부재를 포함하고, 상기 제1 셔터 부재 및 상기 제2 셔터 부재의 각각은 제1 및 제2 솔레노이드 모터의 각각이 제1 위치에 배치될 때 제1 형상을 갖는 애퍼처를 그 사이에 형성하기 위해 서로를 향해 선택적으로 전진되고 서로로부터 퇴피되도록 구성되고, 상기 애퍼처는 상기 제1 및 제2 솔레노이드 모터의 각각이 제2 위치에 배치될 때 제1 형상보다 큰 제2 형상을 갖는 장치.
제20항에 있어서, 상기 제1 액추에이터 및 상기 제2 액추에이터는 리세스를 갖는 아암을 각각 포함하고, 상기 제1 셔터 부재는 상기 제1 액추에이터 아암 리세스 내에 배치된 제1 구동 부재를 갖고 상기 제2 셔터 부재는 상기 제2 액추에이터 아암 리세스 내에 배치된 제2 구동 부재를 갖고, 상기 제1 및 제2 구동 부재의 각각은 각각의 모터 부재가 각각의 제1 위치로부터 제2 위치로 전진될 때에만 상기 각각의 제1 및 제2 액추에이터 아암에 의해 결합되도록 구성되는 장치.
제17항에 있어서, 상기 셔터 조립체는 캐비티를 형성하는 하우징을 포함하고, 상기 제1 셔터 부재 및 상기 제2 셔터 부재는 모든 위치에서 상기 하우징과 열 접촉을 유지하는 장치.
제22항에 있어서, 상기 하우징은 캐비티를 형성하는 슬리브를 포함하고, 상기 슬리브는 적어도 하나의 스페이서 부재에 의해 각각의 평면형 부재의 중간 섹션 주위에 서로 열적으로 결합된 한 쌍의 대향하는 평면형 부재를 갖는 장치.
제23항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스페이서 부재는 애퍼처가 제1 형상을 가질 때 상기 제1 셔터 부재 및 상기 제2 셔터 부재에 열적으로 결합되도록 구성된 정지부를 포함하는 장치.
제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 솔레노이드 모터를 제어하고 상기 제1 및 제2 모터 부재가 각각의 제2 위치에 접근함에 따라 상기 제1 및 제2 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함하는 장치.
제25항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 상기 각각의 제1 및 제2 모터 부재를 구동하기 전에 상기 제1 및 제2 솔레노이드 모터의 적어도 하나의 파라미터를 측정하도록 구성되는 장치.
제26항에 있어서, 상기 제어기는 상기 측정된 적어도 하나의 파라미터의 함수로서 상기 제1 및 제2 모터 부재의 속도를 제어하도록 구성된 피드백 루프를 갖는 장치.