快门机构和光学成像设备的制作方法

本公开涉及光学成像领域，具体地，涉及一种快门机构和光学成像设备。

背景技术：

目前，以无人机为代表的新技术发展，对光学成像系统或设备提出了在扰动环境下仍能满足高可靠性和低能耗等需求。而快门作为光学成像设备的重要组成部分，其特性在很大程度上影响着光学成像质量。

传统的快门一般采用单个挡光片的设计，从而造成光路闭合不严，并且容易对镜头和感光元件造成磨损，使得整个光学成像设备的工作可靠性相对不高，而且传统的快门未做静平衡调整，导致单个挡光片在扰动环境下容易产生抖动，造成成像结果不能令人满意。此外，现有的快门未对挡光片进行弹性件拉紧设计，使得挡光片在打开状态和闭合状态下均需要驱动电机克服扰动力矩而做功，由此增加了能耗。而且，挡片在快门打开过程和闭合过程中均需要占用较大空间，在结构空间要求苛刻的光学系统中难以安装。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种快门机构，该快门机构的光路闭合严密，减少了对光学镜头和感光元件的磨损。

为了实现上述目的，本公开提供一种快门机构，该快门机构包括基板、安装在该基板上的驱动组件、第一挡光片和第二挡光片，所述第一挡光片和所述第二挡光片点对称地布置在所述基板上，所述驱动组件分别连接于所述第一挡光片和所述第二挡光片，用于将第一挡光片和所述第二挡光片驱动至打开位置和闭合位置，在所述打开位置，所述第一挡光片与所述第二挡光片完全分开，在所述闭合位置，所述第一挡光片与所述第二挡光片部分重叠。

可选地，所述第一挡光片在朝向所述第二挡光片的一侧上形成有沿其长度方向延伸的第一凸出部和第一凹陷部，所述第二挡光片在朝向所述第一挡光片的一侧上形成有沿其长度方向延伸的第二凸出部和第二凹陷部，并且所述第一凸出部与所述第二凹陷部的位置相对应，所述第二凸出部与所述第一凹陷部的位置相对应，在所述闭合位置，所述第一凸出部容纳在所述第二凹陷部中，同时所述第二凸出部容纳在所述第一凹陷部中，使得所述第一挡光片与所述第二挡光片部分重叠。

可选地，所述第一挡光片包括第一滑动端和可枢转地安装在所述基板上的第一铰接端，所述驱动组件与所述第一铰接端连接，用于驱动所述第一铰接端枢转，使得所述第一滑动端能够在所述打开位置和所述闭合位置之间滑动；所述第二挡光片包括第二滑动端和可枢转地安装在所述基板上的第二铰接端，所述驱动组件与所述第二铰接端连接，用于驱动所述第二铰接端枢转，使得所述第二滑动端能够在所述打开位置和所述闭合位置之间滑动。

可选地，所述快门机构还包括第一静平衡块和第二静平衡块，所述第一静平衡块安装在所述第一铰接端上，所述第二静平衡块安装在所述第二铰接端上。

可选地，所述驱动组件包括第一电机和第二电机，所述第一电机可驱动地连接于所述第一铰接端，所述第二电机可驱动地连接于所述第二铰接端。

可选地，所述驱动组件包括第一电机、第二电机、第一弹性件和第二弹性件，所述第一电机可驱动地连接于所述第一铰接端，所述第二电机可驱动地连接于所述第二铰接端，并且所述第一弹性件的第一端固定安装在所述基板上，所述第一弹性件的第二端与所述第一铰接端或所述第一静平衡块连接，所述第二弹性件的第一端固定安装在所述基板上，所述第二弹性件的第二端与所述第二铰接端或所述第二静平衡块连接，并且在所述闭合位置，所述第一弹性件和所述第二弹性件处于拉紧状态。

可选地，所述快门机构还包括安装在所述基板上的滑道组件，在垂直于所述基板的方向上，所述第一挡光片和所述第二挡光片位于所述滑道组件所在的平面与所述基板所在的平面之间，并且在平行于所述基板的方向上，所述滑道组件位于所述第一铰接端和所述第二铰接端之间，所述第一滑动端和所述第二滑动端能够沿所述滑道组件滑动。

可选地，所述滑动组件包括一体形成的第一弧形滑道、第二弧形滑道以及两个中间弧形部，所述第一弧形滑道和所述第二弧形滑道点对称布置且向外凸，两个所述中间弧形部将所述第一弧形滑道和所述第二弧形滑道的两端分别连接，所述第一滑动端能够沿所述第一弧形滑道滑动，所述第二滑动端能够沿所述第二弧形滑道滑动。

可选地，所述第一弧形滑道和所述第二弧形滑道上分别设置有用于分别限制所述第一滑动端和所述第二滑动端的限位块。

另外，本公开的另一目的是一种光学成像设备，该光学成像设备具有相对较高的工作可靠性。

为实现上述另一目的，本公开提供一种光学成像设备，该光学成像设备包括上述的快门机构，并且该快门机构安装在光学镜头和感光元件之间。

通过上述技术方案，本公开将第一挡光片和第二挡光片安装成部分重叠的形式，避免了单个挡光片存在光路闭合不严的问题，减少了对光学镜头和感光元件的磨损，使得整个光学成像设备的工作可靠性得到提高。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开的光学成像设备的部分结构示意图；

图2是本公开的快门机构的结构示意图；

图3是本公开的快门机构的第一挡光片和第二挡光片处于打开位置的示意图；

图4是本公开的快门机构的第一挡光片和第二挡光片处于闭合位置的示意图；

图5是本公开的快门机构的第一挡光片和第二挡光片的结构示意图。

附图标记说明

1快门机构 2光学镜头 3感光元件

10基板 21第一挡光片 22第二挡光片

23第一转轴 24第二转轴 21a第一滑动端

21b第一铰接端 21c第一凸出部 21d第一凹陷部

22a第二滑动端 22b第二铰接端 22c第二凸出部

22d第二凹陷部 31第一静平衡块 32第二静平衡块

41第一电机 42第二电机 51第一弹性件

52第二弹性件 61第一弧形滑道 62第二弧形滑道

63中间弧形部 6a限位块 70定位件

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指指附图中的上、下、左、右，“内、外”是指相对于部件轮廓的内、外。

参照图1，示出了本公开涉及的快门机构1以及包括该快门机构1的光学成像设备。如图1所示，光学成像设备包括有光学镜头2和感光元件3，快门机构1设置在光学镜头2和感光元件3之间，用于控制通过光学镜头2进入的光线对感光元件3的照射。其中，光学镜头2和感光元件3为现有技术中已知的各种光学镜头和感光元件，因而在此不再赘述其结构、工作原理和工作过程。

参照图2，示出了快门机构1的一个具体实施方式，其中包括基板10，该基板10与光学镜头2的形状相适应，大致为方形。基板10的四个边角位置形成便于安装和定位的缺口。在基板10上安装有第一挡光片21和第二挡光片22，该第一挡光片21和第二挡光片22点对称地布置在基板10上。此外，快门机构还包括有驱动组件，该驱动组件分别连接于第一挡光片21和第二挡光片22，用于将第一挡光片21和第二挡光片22驱动至打开位置和闭合位置。

参照图3，示出了第一挡光片21和第二挡光片22处于打开位置的情况。在该打开位置中，第一挡光片21与第二挡光片22完全分开，感光元件3可以完全暴露在通过光学镜头2进入的光线下，从而进行光学成像设备的曝光。参照图4，示出了第一挡光片21和第二挡光片22处于闭合位置的情况。在该闭合位置中，第一挡光片21与第二挡光片22部分重叠。如图4所示，由于第一挡光片21和第二挡光片22分别具有感光元件3的一部分形状，因而在两者闭合后形成的完整形状将与感光元件3相同，从而可以完全遮蔽感光元件3，此时光学成像设备可以处于关闭或待机状态。本公开通过将第一挡光片21和第二挡光片22安装成部分重叠的形式，避免了单个挡光片存在光路闭合不严的问题，减少了对光学镜头2和感光元件3的磨损，使得整个光学成像设备的工作可靠性得到提高。

如上所述，第一挡光片21和第二挡光片22存在部分重叠。在具体实施方式中，该部分重叠可以通过多种结构实现。例如，参照图5，其示出了本公开的第一挡光片21和第二挡光片22在一个实施方式中的结构细节。第一挡光片21在朝向第二挡光片22的一侧上形成有沿其长度方向延伸的第一凸出部21c和第一凹陷部21d，可以看出，该第一凸出部21c和第一凹陷部21d主要是通过使第一挡光片21沿其长度方向变薄或切去一部分而形成。类似地，第二挡光片22在朝向第一挡光片21的一侧上形成有沿其长度方向延伸的第二凸出部22c和第二凹陷部22d。在前述结构下，第一凸出部21c与第二凹陷部22d的位置相对应，第二凸出部22c与第一凹陷部21d的位置相对应，这样在闭合位置中，第一凸出部21c可以容纳在第二凹陷部22d中，同时第二凸出部22c可以容纳在第一凹陷部21d中，使得第一挡光片21与第二挡光片22部分重叠。

可以理解的是，在一些变型实施方式中，可以在第一挡光片21上形成沿其长度方向的凸出部和通槽中的一者，同时在第二挡光片22上形成沿其长度方向的凸出部和通槽中的另一者，这样，当凸出部容纳在通槽中时，也可以实现两个挡光片之间的部分重叠。这样的变型方式同样也落入本公开的保护范围中。

进一步参照图5，本公开的第一挡光片21具体可以包括第一滑动端21a和第一铰接端21b，该第一铰接端21b可枢转地安装在基板10上。具体地，基板10上安装有可枢转的第一转轴23，第一铰接端21b固定在第一转轴23上实现可枢转。在第一挡光片21的该结构下，驱动组件与第一铰接端21b连接，用于驱动第一铰接端21b枢转，使得第一滑动端21a能够在打开位置和闭合位置之间滑动。类似地，第二挡光片22可以包括第二滑动端22a和第二铰接端22b，该第二铰接端22b可枢转地安装在基板10上。具体地，基板10上安装有可枢转的第二转轴24，第二铰接端22b固定在第二转轴24上实现可枢转。在第二挡光片22的该结构下，驱动组件与第二铰接端22b连接，用于驱动第二铰接端22b枢转，使得第二滑动端22a能够在打开位置和闭合位置之间滑动。

根据上述结构，第一挡光片21和第二挡光片22的枢转位置并未处于挡光片的中部，在扰动环境下，第一挡光片21和第二挡光片22可能存在抖动而造成光路闭合不严。为此，如图2至图4所示，本公开的快门机构1还可以包括第一静平衡块31和第二静平衡块32，该第一静平衡块31安装在第一铰接端21b上，而第二静平衡块32安装在第二铰接端22b上。可以理解，通过在第一铰接端21b上增加第一平衡块31，可以使第一挡光片21在相对于第一转轴23而划分的两部分保持力矩平衡，即实现静平衡。同理，第二静平衡块32的增加可以使第二挡光片22达到静平衡。由此，处于闭合位置的两个挡光片在扰动环境下仍然可以保证光路闭合，减少对光学镜头2和感光元件3的磨损，保证整个光学成像设备的工作可靠性。需要说明的是，尽管在图中示出的第一静平衡块31和第二静平衡块32为扇形形状，但是，其形状不限于此，只要能够实现静平衡即可。

继续参照图1，在本公开的一个实施方式中，驱动组件包括有第一电机41和第二电机42，但不限于采用两个电机。其中，第一电机41可驱动地连接于第一铰接端21b，第二电机42可驱动地连接于第二铰接端22b。具体地，在上述第一转轴23和第二转轴24分别实现两个挡光片枢转的情况下，所述第一电机41与第一转轴23连接，用于驱动第一转轴23转动。而第二电机42则与第二转轴24连接，用于驱动第二转轴24转动。在本公开中，第一电机41与第二电机42在快门机构1曝光时应当同时第一转轴23和第二转轴24进行同步驱动。例如，在一个实施方式，两个电机可以同时进行驱动，实现第一挡光片21和第二挡光片22同时朝向打开位置滑动，或者同时朝向闭合位置滑动。

结合图1和图2，在本公开的另一个实施方式中，驱动组件包括有第一电机41、第二电机42、第一弹性件51和第二弹性件52。其中，如上所示，第一电机41可驱动地连接于第一铰接端21b(具体地连接第一转轴23)，而第二电机42可驱动地连接于第二铰接端22b(具体地连接第二转轴24)。另外，第一弹性件51的第一端固定安装在基板10上，第一弹性件51的第二端与第一铰接端21b。在如图所示包括第一静平衡块31的实施方式中，第一弹性件51的第二端优选可以连接于第一静平衡块31。对应地，第二弹性件52的第一端固定安装在基板10上，第二弹性件52的第二端与第二铰接端22b。同样在包括第二静平衡块32的实施方式中，第二弹性件52的第二端优选可以连接第二静平衡块32。此外，所述第一弹性件51和第二弹性件52的结构形式可以为图中示出的弹簧形式，但不限于使用弹簧作为弹性件。

在上述驱动组件包括电机和弹性件的情况下，在第一挡光片21和第二挡光片22从打开位置滑动到闭合位置的过程中，主要是由第一电机41和第二电机42同步驱动实现；而在第一挡光片21和第二挡光片22从闭合位置滑动到打开位置的过程中，主要是由第一弹性件51和第二弹性件52的拉动实现，换言之，第一弹性件51和第二弹性件52在闭合位置中应当是处于拉紧状态，从而通过第一弹性件51和第二弹性件52的弹性恢复力而实现对挡光片的拉动。可以看出，在该实施方式中，第一电机41和第二电机42仅仅在从打开位置到闭合位置的过程中做功，在其他时间段都处于零功率输出状态，由此降低了整个光学成像设备的能耗。

此外，本公开的快门机构1还可以包括安装在基板10上的滑道组件，在垂直于基板10的方向上，第一挡光片21和第二挡光片22位于滑道组件所在的平面与基板10所在的平面之间。而且，在平行于基板10的方向上，滑道组件位于第一挡光片21和第二挡光片22对应的第一铰接端21b和第二铰接端22b之间。这样在该结构下，第一滑动端21a和第二滑动端22a可以容纳在滑道组件中，实现对两个滑动端的导向。其中，滑道组件可以包括两个独立的滑道，也可以包括两个非独立的滑道，均能等效地实现导向作用以及对两个滑动端在图2中的上下方向上的限位。

具体地，在图2至图4示出的实施方式中，滑动组件包括一体形成的第一弧形滑道61、第二弧形滑道62以及两个中间弧形部63、其中，第一弧形滑道61和第二弧形滑道62点对称布置且向外凸，两个中间弧形部63将第一弧形滑道61和第二弧形滑道62的两端分别连接。其中，两个弧形滑道外凸是指两者分别朝向第一铰接端21b和第二铰接端22b凸出，以尽可能地避让出用于感光元件3所在的空间。另外，两个中间弧形部63可以向内凸，即朝向基板10的中心凸出，用于留出基板10的安装空间。可以理解，一体形成的滑动组件便于安装，避免出现非对称的情况，使得第一滑动端21a和第二滑动端22a可以对应地沿第一弧形滑道61和第二弧形滑道62对称地进行滑动。

此外，如图2所示，第一转轴3和第二转轴4上还安装有定位件70，该定位件70可以在安装第一弧形滑道61和第二弧形滑道62时起到定位的作用。在具体实施方式中，每个定位件70包括跨过对应的第一挡光片21或第二挡光片22的两个定位臂，两个定位臂安装在基板10上。尽管如此，定位件70应该不限于上述结构形式。在上述实施方式中，第一弧形滑道61上还可以设置用于限制第一滑动端21a的限位块6a，对应地，第二弧形滑道62上也设置有用于限制第二滑动端22a的限位块6a(未示出)。通过设置两个限位块，可以避免两个挡光片滑动超出闭合位置而导致的闭合不严的情况。

通过以上详细描述可以看出，本公开的快门机构1的各部件可以方便地进行安装，整个结构相对紧凑，且在打开和闭合的过程均不会占用较大空间，可以很好地适用于结构空间要求苛刻的光学成像设备中。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。