一种滤光片及滤光装置的制作方法

1.本发明涉及滤光装置相关技术领域，具体涉及一种一种滤光片及滤光装置。


背景技术：

2.在宽光谱检测设备中常用到氙灯等高功率光源，为能使探测器接收分析，需进行衰减，滤光片是一类有针对性选择光谱波长透过、反射、截止、衰减的光学元件，分为干涉滤光片和颜色吸收滤光片。这些滤光片被广泛地应用于光谱分析、生物医学、机器视觉、荧光显微、工业自动化等行业及产品领域。
3.当环境光很强时，中性密度滤光片是一种光衰减器，它在很大的波长范围内(例如，整个可见光区域或者一些红外区域)衰减程度近似相同。它与波长无关的性质将它去其它颜色滤光片区别开来，颜色滤光片在某一波长区域的衰减比其它波长时要大。但是，中性密度滤光片损伤阈值较低，并不是高功率衰减器：应用到高功率中时会产生热效应使光束发生畸变，甚至会损坏滤光片。此时，需要一种可耐热效应长时间工作的滤光片。
4.现有的滤光装置大都采用圆形盘转载滤光片，体积及重量较大，角度不可调谐，不能实现不同透过率档位滤光片的自由切换，也不能较好的对滤光装置位置精确定位。


技术实现要素：

5.基于上述表述，本发明提供了一种滤光片，以解决现有技术中中性密度滤光片应用到高功率中时会产生热效应使光束发生畸变以及现有滤光装置结构设计不合理导致滤光定位不精确的技术问题。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
7.一种滤光片，所述滤光片包括光学玻璃基底，所述光学玻璃基底上镀膜并刻蚀形成有呈蜂窝结构排布的透光孔。
8.进一步的，所述玻璃基底为远紫外光学石英玻璃或氟化钙。
9.进一步的，所述玻璃基底上依次镀有金属膜和氟化镁保护膜。
10.进一步的，所述金属膜的金属材料为金、银、铬、铝的其中一种。
11.进一步的，所述滤光片为圆形，所述透光孔为圆形、正三角形、正方形、正六边形中的任意一种或多种的组合。
12.进一步的，所述透光孔在所述滤光片上从中心向外逐层排列，所述滤光片中心的透光孔的的数目为一个，其余外层的每一层透光孔的中心连线为正六边形。
13.进一步的，所述透光孔的孔径尺寸范围为0.05-0.5mm，相邻透光孔的间距不小于为0.05mm。
14.本发明所用滤光片原理及工艺区别于现有中性密度滤光片，可在宽光谱高功率环境有效滤光，长时间连续工作不会被热效应损坏，透过率均匀性较好。
15.本发明还提供了一种滤光装置，包括支架、旋转驱动机构、多叶转轮和如权利要求1-7任一项所述的滤光片，所述多叶转轮可转动的安装于所述支架上，所述多叶转轮沿其转
动轴线的周向均匀排列有至少三个扇叶，每一所述扇叶上安装有一个滤光片，不同扇叶上的所述滤光片的透过率不同，所述旋转驱动机构用于驱动所述多叶转轮转动。
16.进一步的，还包括感光定位元件，所述支架包括安装杆，所述多叶转轮安装于所述安装杆的一端，所述安装杆与所述多叶转轮的转动平面平行，所述感光定位元件包括安装于所述安装杆上的光电感应器和安装于任意两个所述扇叶中间的挡光片。
17.进一步的，所述旋转驱动机构为步进电机，所述步进电机的转动轴与所述多叶转轮驱动连接。
18.与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：
19.本发明滤光装置采用步进电机直接连接驱动，稳定性较好，可在不同透过率之间切换，另外采用挡光片结合光电感应器对滤光装置位置可进行精确定位，方便多叶转轮旋转归零，并且滤光装置支架采用一体化设计，保障了滤光装置定位精度。
附图说明
20.图1为本发明实施例一提供的一种滤光片的结构示意图；
21.图2为图1的侧视结构示意图；
22.图3为本发明实施例二提供的一种滤光装置的主视结构示意图；
23.图4为图3的立体结构示意图；
24.图5为图3的俯视结构示意图。
具体实施方式
25.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
27.可以理解，空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
28.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
29.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多
个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
30.实施例一
31.如图1和图2所示，所示，本实施例提供了一种滤光片10，该滤光片包括光学玻璃基底11，所述光学玻璃基底11上镀膜并刻蚀形成有呈蜂窝结构排布的透光孔10a。
32.在本实施例中，所述玻璃基底11为远紫外光学石英玻璃，在另一些实施例中，所述玻璃基底还可以为氟化钙。
33.其中，玻璃基底11上依次镀有金属膜12和氟化镁保护膜13，在本实施例中，金属膜12的镀膜材料为铬，在其他实施例中，镀膜用金属材料还可以为金、银或铝。
34.其中，所述滤光片10为圆形，在本实施例中，滤光片10整体外径为12mm，厚度为1mm，所述透光孔10a为圆形，在其他实施例中，透光孔还可以为正三角形、正方形、正六边形中的任意一种或多种的组合。
35.具体的，蜂窝结构排布具体为所述透光孔10a在所述滤光片10上从中心向外逐层排列，所述滤光片10中心的透光孔10a的的数目为一个，其余外层的每一层透光孔的中心连线为正六边形。
36.根据上述表述可知，透光孔10a为该滤光片的透光部分，因此，所述滤光片10的透过率依透光孔10a的孔径尺寸和相邻透光孔的间距而变化，在本实施例中，所述透光孔的孔径尺寸范围为0.05-0.5mm，相邻透光孔的间距不小于为0.05mm。
37.根据上述取值范围，本实施例根据透光孔10a的孔径尺寸和相邻透光孔的间距变化设定有4档透光片，依次为1档0.7透过，2档0.5透过，3档0.37透过，4档0.27透过。
38.具体参数为：
39.1档，透光孔半径r＝1mm，小孔间距d＝0.108mm，六边形边长l＝2.108mm。
40.2档，透光孔半径r＝0.4mm，小孔间距d＝0.208mm，六边形边长l＝1.008mm。
41.3档，透光孔半径r＝0.2mm，小孔间距d＝0.202mm，六边形边长l＝0.602mm。
42.4档，透光孔半径r＝0.15mm，小孔间距d＝0.24mm，六边形边长l＝0.54mm。
43.通过lighttools软件及试验测试对本实施例验证，以直径3mm平行光束做透过测试及仿真，透过率分布较均匀，实测和仿真基本一致。
44.仿真数据如下：
[0045][0046]
测试数据如下：
[0047][0048]
其中，测试数据中0档为为未镀金属膜刻蚀的石英玻璃片，镀有增透膜；5档为截止滤光片，为消光材料。
[0049]
本发明所用滤光片原理及工艺区别于现有中性密度滤光片，可在宽光谱高功率环境有效滤光，长时间连续工作不会被热效应损坏，透过率均匀性较好。
[0050]
实施例二
[0051]
如图3至5所示，本实施例提供了一种滤光装置，其包括支架20、旋转驱动机构30、多叶转轮40和如权利要求1-7任一项所述的滤光片10。
[0052]
其中，所述多叶转轮40可转动的安装于所述支架20上，具体的，所述支架20包括安装杆21和底座22，底座22用于与其他光学元件连接；所述多叶转轮40安装于所述安装杆21的一端，所述安装杆21与所述多叶转轮40的转动平面平行。
[0053]
所述多叶转轮40沿其转动轴线的周向均匀排列有至少三个扇叶41，一般情况下，多叶转轮40的扇叶数目范围为3-8片，每一所述扇叶41上安装有一个滤光片10，不同扇叶上的所述滤光片10的透过率不同，在本实施例中，多叶转轮40具有6个扇叶41，其中，6个扇叶的末端依次安装如实施例中记载的0-5档滤光片，即如图5所示，安装顺时针方向，依次为0
档全透，1档0.7透过，2档0.5透过，3档0.37透过，4档0.27透过，5档截止不透光，所述旋转驱动机构30用于驱动所述多叶转轮40转动。
[0054]
优选的，所述旋转驱动机构30为步进电机，所述步进电机30的转动轴与所述多叶转轮40驱动连接，步进电机30被设定为每次带动转动轴旋转60
°
。
[0055]
优选的，该滤光装置还包括感光定位元件50，所述感光定位元件50包括安装于所述安装杆21上的光电感应器51和安装于任意两个所述扇叶41中间的挡光片52，在本实施例中，挡光片52更优选安装在0档和5档对应的扇叶40中间位置，便于通过步进次数控制切换多叶转轮的扇叶41实现不同透过率，滤光装置可通过判断光电感应器51是否被挡光来进行定位和回到初始位置。
[0056]
本发明滤光装置实施例采用步进电机直接连接驱动，稳定性较好，可在不同透过率之间切换，另外采用挡光片结合光电感应器对滤光装置位置可进行精确定位，方便多叶转轮旋转归零，并且滤光装置支架采用一体化设计，保障了滤光装置定位精度。
[0057]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。