一种可调光圈装置的制作方法

本发明属于光学领域，特别是涉及一种可调光圈装置。

背景技术：

在可调光圈是用来控制有多少光线能够透过，进而射入感光面的装置，常见于相机、显微镜、激光测试仪等光学设备中。最初的可调光圈只是一系列大小不同的圆孔，排列在一个有中心轴的圆盘上，通过旋转圆盘选择不同的光圈进而达到控制孔径的效果，这种光圈目前仍应用于显微镜等设备中。此后出现了猫眼式光圈，它由两片中心有椭圆形或菱形孔的薄片相对排列组成，通过两个薄片相对移动改变光圈大小。

以上两种可调光圈都具有零部件少、结构简单的优点，但第一种可调光圈只有固定的几种孔径可供选择，不利于精细的调整光线通过量；第二种虽然可以连续调节孔径大小，但光圈形状极不规则，根据光学衍射现象，不规则的光圈形状将造成在感光面上的成像出现明暗相间的复杂图样，影响成像准确性。

光圈越接近于圆形，则成像质量越高。由此，出现了虹膜式光圈，它由多个弧形金属叶片相互重叠组成，通过控制叶片的离合可以改变中心孔径的大小。叶片数量越多，叶片的弧形包线设计越合理，则光圈孔径越接近圆形。然而，虹膜式光圈只能在某一特性的光圈孔径下，实现叶片包线构成的光圈孔径近似为圆形，其他时候仍具有明显的尖点，影响成像准确性；此外，虹膜式光圈结构复杂，甚至达到数十个零部件，使用和维护成本昂贵。

例如，中国专利申请公告号：cn101907814a，申请公告日2010.12.08，公开了一种光圈装置，它由相互重叠的多片光圈叶片构成，该装置通过后级光圈叶片依次对前一级光圈叶片的凸轮槽进行遮光，实现对进入光路开口中的全部凸轮槽进行遮光。然而，该装置仍然不能避免虹膜式光圈结构复杂、光圈孔径不是圆形、存在尖点的不足。

技术实现要素：

为了克服现有的可调光圈或存在光圈为圆形，但孔径不可连续调节；或存在光圈存在尖点，但孔径可连续调节的不足，本发明提供了一种在各种孔径大小下，光圈均近似呈圆形，且孔径可连续调节的可调光圈装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种可调光圈装置，包括第一环、调光环、第二环、多条引线、遮光膜、多颗定位螺钉和多颗调整螺钉，所述遮光膜为圆柱状、不透光的弹性薄膜，所述第一环和所述第二环同轴的固定在一起，并且分别固定住所述遮光膜的两侧端面，由所述第一环、第二环和遮光膜各自的内壁所确定的圆柱状空间即为光柱通过的孔径，所述调光环同轴的装配于所述第一环和第二环之间，可绕轴线转动，所述的每条引线的一端由所述定位螺钉固定在所述第一环上，另一端绕过所述遮光膜的外壁，并由所述调整螺钉固定在所述调光环上，所述引线有多条，在同一截面内沿着所述遮光膜的外壁圆周等间隔分布，约束所述遮光膜的外壁构成光柱通过的有效孔径，即光圈，由于多条所述引线始终约束着所述遮光膜的外壁，受到所述遮光膜的弹性和引线张紧力的作用，所述光圈将近似呈圆形，圆心处于所述第一环的轴线上，通过转动所述调光环，牵动所述引线和所述遮光膜的外壁，可使所述光圈放大和缩小。

进一步的，所述第一环上固定有沿一圆周等间隔分布的、与所述引线条数相同的多颗定位螺钉，用于一对一的固定所述引线的一端，所述调光环上设置有沿另一圆周等间隔分布、且与所述定位螺钉数目相同的调整螺钉，用于一对一的固定所述引线的另一端，所述定位螺钉和所述调整螺钉各自所在的圆周均处在所述遮光膜的外壁之外。

进一步的，所述第一环上开有与所述调整螺钉的位置相对应的调节孔，穿过所述调节孔拧动所述调整螺钉，可改变各条所述引线的有效长度，通过对所述调整螺钉的细微拧动，使各条所述引线的有效长度完全相等，则所述光圈将与所述第一环的轴线完全对中，避免光线射在感光面上存在偏移，此外，通过对所述调整螺钉的拧动，等量的延长或缩短各条所述引线的有效长度，可以调整所述调光环转动与所述光圈缩放的比例。

进一步的，初始条件下调整所述引线的有效长度时，一条所述引线对应的所述定位螺钉和所述调整螺钉与所述第一环的轴线之间的夹角应大于180度、小于360度，所述引线的有效长度应当小于上述夹角对应的所述定位螺钉和所述调整螺钉所在的圆周弧长，但是大于所述定位螺钉和所述调整螺钉所在圆周的半径之和，上述夹角约大、所述引线的有效长度越长，则所述调光环转动同样角度时，所述光圈孔径的缩放量越小，光圈调整的精度越高。

进一步的，所述第一环和所述调光环的接触面上各自设有波纹槽，所述第一环的波纹槽和所述调光环的波纹槽相互卡合在一起，阻止所述调光环的非人为转动，所述调光环可相对于所述第一环连续的旋转和定位，使所述光圈连续的放大和缩小。

进一步的，所述遮光膜的外壁光滑，所述引线为表面光滑、无伸缩性的柔性细线，所述遮光膜除了两侧端面以外的外壁仅与所述引线有接触。

由于采取了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

(1)光圈的圆心位置可精确调节，避免光线射在感光面上存在偏移；

(2)能够连续调节光圈大小，同时保证在各种孔径下，光圈均近似呈圆形，保证成像准确性；(3)装置零部件少、结构简单，安装和调试方便，降低了生产和使用成本。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的立体结构示意图。

图2是将图1中的i位置局部剖切放大的示意图。

图3是用于说明定位螺钉、调整螺钉、引线和遮光膜相互关系的正面示意图。

图4是用于说明定位螺钉、调整螺钉、引线和遮光膜相互关系的侧面示意图。

图5是用于说明通过牵动引线实现光圈缩放的示意图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是本发明的一个实施方式的立体结构示意图，图2是将图1的i位置局部剖切放大的示意图，其中的调光环和引线未示出，图3是用于说明定位螺钉、调整螺钉、引线和遮光膜相互关系的正面示意图，其中的第一环被部分切除，遮光膜仅示出光圈，图4是用于说明定位螺钉、调整螺钉、引线和遮光膜相互关系的侧面示意图，图5是用于说明通过牵动引线实现光圈缩放的示意图。

如图1、图2和图3所示的一种可调光圈装置，包括第一环1、调光环2、第二环3、多条引线4、遮光膜5、多颗定位螺钉6和多颗调整螺钉7，所述遮光膜5为圆柱状、不透光的弹性薄膜，所述第一环1和所述第二环3同轴的固定在一起，并且分别固定住所述遮光膜5的两侧端面，避免遮光膜5的轴向转动，由所述第一环1、第二环3和遮光膜5各自的内壁所确定的圆柱状空间即为光柱通过的孔径，所述调光环2同轴的装配于所述第一环1和第二环3之间，并可人为操作其绕轴线转动，所述的每条引线4的一端由所述定位螺钉6固定在所述第一环1上，另一端绕过所述遮光膜5的外壁，并由所述调整螺钉7固定在所述调光环2上，所述引线4有多条，图3所示实施例中为3条，所述引线4在同一截面内沿着所述遮光膜5的外壁圆周等间隔分布，约束所述遮光膜5的外壁构成光柱通过的有效孔径，即光圈8，由于3条所述引线4始终约束着所述遮光膜5的外壁，受到所述遮光膜5的弹性和引线4张紧力的作用，所述光圈8近似呈圆形，圆心处于所述第一环1的轴线上，通过转动所述调光环2，牵动所述引线4和所述遮光膜5的外壁，可使所述光圈8放大和缩小。

如图2所示的所述第一环1和第二环3通过定位块11和螺钉12固定在一起，所述第一环1和第二环3上均设置有薄膜压环13，并由紧固螺钉14，将所述遮光膜5的两侧端面分别固定在所述第一环1和第二环3上。

如图3和图4所示的所述第一环1上固定有沿一圆周等间隔分布的、与所述引线4条数相同的多颗定位螺钉6，图3中所示实施例中为3颗，用于一对一的固定所述引线4的一端，所述调光环2上设置有沿另一圆周等间隔分布、且与所述定位螺钉6数目相同的调整螺钉7，图3所示实施例中为3颗，用于一对一的固定所述引线4的另一端，所述定位螺钉6和所述调整螺钉7各自所在的圆周均处在所述遮光膜5的外壁之外。

如图3所示的所述第一环1上开有与所述调整螺钉7的位置相对应的调节孔9，穿过所述调节孔9拧动所述调整螺钉7，可改变各条所述引线4的有效长度，各条所述引线4的有效长度相等时，则所述光圈8与所述第一环1的轴线完全对中，避免光线射在感光面上存在偏移，此外，通过对所述调整螺钉7的拧动，等量的延长或缩短各条所述引线4的有效长度，可以调整所述调光环2转动与所述光圈8缩放的比例。

如图3所示，在初始条件下调整所述引线4的有效长度时，一条所述引线4对应的所述定位螺钉6和所述调整螺钉7与所述第一环1的轴线之间的夹角应大于180度、小于360度，所述引线4的有效长度应当小于上述夹角对应的所述定位螺钉6和所述调整螺钉7所在的圆周弧长，但是大于所述定位螺钉6和所述调整螺钉7所在圆周的半径之和，上述夹角约大、所述引线4的有效长度越长，则所述调光环2转动同样角度时，所述光圈8孔径的缩放量越小，光圈8调整的精度越高。

如图1和图3所示的第一环1和所述调光环2的接触面上各自设有波纹槽10，所述第一环1的波纹槽和所述调光环2的波纹槽相互卡合在一起，阻止所述调光环2的非人为转动，所述调光环2可相对于所述第一环1连续的旋转和定位，使所述光圈8连续的放大和缩小。

所述遮光膜5的外壁光滑，所述引线4为表面光滑、无伸缩性的柔性细线，所述遮光膜5除了两侧端面以外的外壁仅与所述引线4有接触。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，例如实施例中的引线有3条，但3条以上引线仍能实现相同功能，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。