CN111190319A - 一种可电控调节的偏振中性灰度滤光镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，包括：内部中空的支撑主体，其上端连接有固定夹持片，所述固定夹持片内设置有偏振片I，所述支撑主体上端连接有前盖，所述支撑主体下端连接有可动夹持片，所述可动夹持片内设置有偏振片II，所述支撑主体下端还连接有后盖，所述支撑主体的中部设置有电机固定支架，所述电机固定支架上设置有电机，所述电机转轴上通过滚筒连接有传动皮带，所述支撑主体的侧面上设置有开口，所述传动皮带穿过开口与可动夹持片相互连接，所述偏振片I和偏振片II相互平行且其中心点位于同一竖直轴上。本发明的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜具有操作简单，适用范围广，能实时调节滤光镜的滤光效果的优点。

Description

一种可电控调节的偏振中性灰度滤光镜

技术领域

本发明属于中性灰度滤光装置技术领域，具体涉及一种可电控调节的偏振中性灰度滤光镜。

背景技术

中性灰度滤光镜简称“中灰镜”或ND镜是一种无色至灰色的摄影滤镜，它利用物质对光的吸收特性而使光强得到衰减的光学元件。在摄影摄像领域，使用中灰镜的主要目的是防止过曝光，例如在阳光强烈的室外拍摄或者需要在正常光线条件下用较长的时间曝光。

理想状态下的中灰镜可以对所有波长的光进行同等程度的衰减而不造成色差，但是传统的单片中灰镜只能对光强进行单一程度的衰减，因此在摄影中使用的中灰镜，根据不同的减光量的不同被分为不同的规格，然后根据需求选择不同规格的中灰镜。对于规格种类需求较多的应用，如在光强变化范围很广的情况下进行摄影摄像，传统中灰镜的使用缺乏灵活性，同时配备齐全不同规格的中灰镜也将提高摄影成本。在传统中灰镜的基础上，还衍生出一种可调中灰镜，它由两片渐变中灰镜组成，通过两个镜片减光量的不同组合实现光线衰减程度的调节。另一种实现光强可调节衰减的办法是利用两片偏振片的组合。偏振片可以将自然光转化为线偏振光，根据马吕斯定律如果入射光为线线偏振光那么其通过检偏器(一块偏振片)之后的光强和入射光强以及线偏振光振动方向与检偏器透光轴方向夹角的余弦的平方成正比。因此，通过改变线偏振光振动方向与检偏器透光轴方向夹角来实现不同程度的光强衰减。这种可调节中灰镜，由两块互相平行的偏振片组成，分别称为起偏器和检偏器，入射光经过起偏器后变为线偏振光，然后通过检偏器，根据马吕斯定律，实现光强衰减。理论上来说，这种可调节中灰镜可以实现透射光强0％-100％的变化，但是目前存在的可调节中灰镜调节方式为手动转动起偏器来改变两偏振片偏振方向的夹角，在长时间摄影或摄像时无法实时地进行调节，而且，手动调节的微调能力较差，限制了它的应用。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，包括：

内部中空的支撑主体，其上端的内部固定连接有固定夹持片，所述固定夹持片内设置有偏振片I，所述内部中空的支撑主体上端的外部可拆卸连接有内部中空的前盖，所述内部中空的支撑主体下端可转动连接有可动夹持片，所述可动夹持片内设置有偏振片II，所述内部中空的支撑主体下端可拆卸连接有内部中空的后盖，所述内部中空的支撑主体的中部固定设置有电机固定支架，所述电机固定支架上设置有电机，所述电机转轴通过滚筒连接有传动皮带，所述内部中空的支撑主体的侧面上设置有开口，所述传动皮带穿过开口与可动夹持片相互连接，所述偏振片I和偏振片II相互平行且其中心点位于同一竖直轴上。

优选的是，所述固定夹持片包括：圆环形固定夹持片I和圆环形固定夹持片II，所述圆环形固定夹持片I上对称设置有装配槽，所述圆环形固定夹持片II内部的底端一体成型设置有用于放置偏振片I的凸起，所述圆环形固定夹持片I的外壁与圆环形固定夹持片II的内壁通过螺纹相互连接，并将偏振片I固定。

优选的是，所述内部中空的支撑主体与固定夹持片的固定连接方式为：所述内部中空的支撑主体上端的内部设置有凸台，所述圆环形固定夹持片II位于凸台上，且所述凸台上方的内部中空的支撑主体侧壁上设置有螺纹孔，所述螺纹孔中设置有螺钉，所述螺钉一端与圆环形固定夹持片II的外壁相接触。

优选的是，所述可动夹持片包括：内部中空的“T”型可动夹持片I和内部中空的“T”型可动夹持片II，所述内部中空的“T”型可动夹持片I较大端的端部设置有与偏振片II相互匹配的环形凹槽，所述偏振片II位于环形凹槽内，且所述内部中空的“T”型可动夹持片I较大端的外壁与内部中空的“T”型可动夹持片II较大端的内壁通过螺纹相互连接，并将偏振片II固定。

优选的是，所述内部中空的支撑主体与可动夹持片的可转动连接方式为：所述内部中空的“T”型可动夹持片I较小端的外壁与内部中空的支撑主体的内壁可转动接触，所述内部中空的“T”型可动夹持片II较小端的外壁与内部中空的后盖的内壁可转动接触，所述“T”型可动夹持片I和“T”型可动夹持片II的较大端位于内部中空的支撑主体和后盖之间。

优选的是，所述传动皮带与可动夹持片的连接方式为：所述传动皮带与内部中空的“T”型可动夹持片II较大端的外壁相接触连接。

优选的是，所述内部中空的支撑主体与内部中空的前盖的可拆卸连接方式为：所述内部中空的支撑主体外壁与内部中空的前盖内壁通过螺纹固定连接。

优选的是，所述内部中空的支撑主体与内部中空的后盖的可拆卸连接方式为：所述内部中空的支撑主体内壁与内部中空的后盖外壁通过螺纹固定连接。

优选的是，所述内部中空的支撑主体、前盖、后盖、固定夹持片和可动夹持片均为轻质合金或者工程塑料。

优选的是，所述内部中空的后盖远离内部中空的支撑主体的一端设置有用于与工业相机或光学***配合使用的凸环，所述凸环外壁上设置有螺纹。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明的偏振中性灰度滤光镜能够通过控制电机电源的通断，实现远距离实时地调节中性灰度滤光镜的滤光效果；在光强变化范围很广的摄影应用中，避免配备多种型号的中性灰度滤光镜，同时，可以满足对一段时间中光强起伏很大环境的摄像需求，扩大中性灰度虑光装置的应用范围。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本发明提供的装置结构示意图；

图2为本发明提供的装置结构剖面图；

图3为本发明提供的部分结构***示意图；

图4为本发明提供的支撑主体结构示意图；

图5为本发明提供的固定夹持片结构示意图；

图6为本发明提供的固定夹持片***结构示意图；

图7为本发明提供的固定夹持片剖面图；

图8为本发明提供的可动夹持片结构示意图；

图9为本发明提供的可动夹持片***结构示意图；

图10为本发明提供的可动夹持片剖面图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-10所示的一种可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，包括：

内部中空的支撑主体1，其上端的内部固定连接有固定夹持片2，所述固定夹持片2内设置有偏振片I3，所述内部中空的支撑主体1上端的外部可拆卸连接有内部中空的前盖11，所述内部中空的支撑主体1下端可转动连接有可动夹持片4，所述可动夹持片4内设置有偏振片II5，所述内部中空的支撑主体1下端可拆卸连接有内部中空的后盖12，所述内部中空的支撑主体1的中部固定设置有电机固定支架13，所述电机固定支架13上设置有电机6，所述电机转轴61通过滚筒62连接有传动皮带7，所述内部中空的支撑主体1的侧面上设置有开口14，所述传动皮带7穿过开口14与可动夹持片4相互连接，所述偏振片I3和偏振片II5相互平行且其中心点位于同一竖直轴上。

工作原理：将偏振中性灰度滤光镜安装到工业相机或光学***中，在使用过程中，当光强起伏较大，变化范围较广，需要进行光强调节时，通过远距离控制电机6电源的通断，可以实现电机6的运转，从而通过电机转轴61带动传动皮带7转动，可动夹持片4在传动皮带7的带动下随之旋转，从而改变偏振片II5和偏振片I3之间的相对夹角，实现光强的改变。在这个调节过程中，偏振片I3位置固定，并作为起偏器，能够将普通的入射光线改变为线偏振光，偏振片II5作为检偏器，并且能随电机6旋转，根据马吕斯定律：入射光为线线偏振光，那么其通过检偏器之后的光强和入射光强以及线偏振光振动方向与检偏器透光轴方向夹角的余弦的平方成正比(I＝I₀·(cosα)²，式中I表示透射光强度，I₀表示入射光强度，α表示入射光经过起偏器后变为线偏振光后的偏振方向和检偏器透光轴方向的夹角)，可以实现光强衰减。

在上述技术方案中，所述固定夹持片2包括：圆环形固定夹持片I21和圆环形固定夹持片II22，所述圆环形固定夹持片I21上对称设置有装配槽201，所述圆环形固定夹持片II22内部的底端一体成型设置有用于放置偏振片I3的凸起221，所述圆环形固定夹持片I21的外壁与圆环形固定夹持片II22的内壁通过螺纹相互连接，并将偏振片I3固定。采用这种方式，将偏振片I放置在圆环形固定夹持片II内部的底端的凸起上，再通过装配槽旋转圆环形固定夹持片I，使得偏振片I被固定，通过螺纹进行固定，连接紧密，方便安装与拆卸，对称设置的装配槽方便在安装时，对圆环形固定夹持片I施加作用力，便于安装与拆卸。

在上述技术方案中，所述内部中空的支撑主体1与固定夹持片2的固定连接方式为：所述内部中空的支撑主体1上端的内部设置有凸台15，所述圆环形固定夹持片II22位于凸台15上，且所述凸台15上方的内部中空的支撑主体侧壁上设置有螺纹孔16，所述螺纹孔中设置有螺钉8，所述螺钉8一端与圆环形固定夹持片II22的外壁相接触。采用这种方式，设置的凸台用于放置圆环形固定夹持片II，将圆环形固定夹持片II放入后，再拧紧螺钉，使得圆环形固定夹持片II被固定，从而实现偏振片I的固定。

在上述技术方案中，所述可动夹持片4包括：内部中空的“T”型可动夹持片I41和内部中空的“T”型可动夹持片II42，所述内部中空的“T”型可动夹持片I41较大端411的端部设置有与偏振片II5相互匹配的环形凹槽401，所述偏振片II5位于环形凹槽401内，且所述内部中空的“T”型可动夹持片I41较大端411的外壁与内部中空的“T”型可动夹持片II42较大端421的内壁通过螺纹相互连接，并将偏振片II5固定。采用这种方式，内部中空的“T”型可动夹持片I较大端设置的环形凹槽与偏振片II相互匹配，凹槽的高度和偏振片II的厚度相同，再通过螺纹使得内部中空的“T”型可动夹持片I较大端的外壁与内部中空的“T”型可动夹持片II较大端的内部连接紧密，从而将偏振片II固定，通过螺纹进行连接，连接稳固，且方便安装与拆卸。

在上述技术方案中，所述内部中空的支撑主体1与可动夹持片4的可转动连接方式为：所述内部中空的“T”型可动夹持片I41较小端412的外壁与内部中空的支撑主体1的内壁101可转动接触，所述内部中空的“T”型可动夹持片II42较小端422的外壁与内部中空的后盖12的内壁121可转动接触，所述“T”型可动夹持片I41和“T”型可动夹持片II42的较大端位于内部中空的支撑主体1和后盖12之间。采用这种方式，由内部中空的“T”型可动夹持片I和内部中空的“T”型可动夹持片II可动夹持片构成的可动夹持片，通过自身较大端与内部中空的支撑主体和内部中空的后盖相互配合，使得可动夹持片被限制在支撑主体和后盖之间，较小端分别与支撑主体的内壁和后盖的内壁相互接触，使得可动夹持片只能做水平的转动，在通过电机转动，带动皮带使得可动夹持片旋转。

在上述技术方案中，所述传动皮带7与可动夹持片4的连接方式为：所述传动皮带7与内部中空的“T”型可动夹持片II42较大端421的外壁相接触连接。采用这种方式，利用传动皮带的转动，带动内部中空的“T”型可动夹持片II转动，从而使得位于可动夹持片II内部的偏振片II转动，而偏振片I位置固定，此时偏振片II与偏振片I之间的夹角改变，从而起到调节光强的作用，光强调节。

在上述技术方案中，所述内部中空的支撑主体1与内部中空的前盖11的可拆卸连接方式为：所述内部中空的支撑主体1外壁与内部中空的前盖11内壁通过螺纹固定连接。采用这种方式，通过螺纹连接内部中空的支撑主体与前盖相互连接，连接稳固，且安装与拆卸较为方便。

在上述技术方案中，所述内部中空的支撑主体1与内部中空的后盖12的可拆卸连接方式为：所述内部中空的支撑主体1内壁与内部中空的后盖12外壁通过螺纹固定连接。采用这种方式，通过螺纹连接内部中空的支撑主体与后盖相互连接，连接稳固，且安装与拆卸较为方便。

在上述技术方案中，所述内部中空的支撑主体1、前盖11、后盖12、固定夹持片2和可动夹持片4均为轻质合金或者工程塑料。采用这种方式，装置的各个部件使用轻质合金或者工程塑料制成，能够减轻装置的重量。

在上述技术方案中，所述内部中空的后盖12远离内部中空的支撑主体1的一端设置有用于与工业相机或光学***配合使用的凸环122，所述凸环122外壁上设置有螺纹(未示出)。采用这种方式，在后盖的远离内部中空的支撑主体的一端设置用于与工业相机或光学***配合使用的凸环，方便偏振中性灰度滤光镜的安装，增大适用范围，同时采用螺纹进行安装，连接紧密，在使用时，不容易产生松动。

实施例1：

本发明中的偏振片I和偏振片II均为直径为25.4mm，厚度2.5mm的可见光波段的线偏振片，传动皮带为橡胶制作的传动皮带，且厚度不超过2mm，除电机、传动皮带、偏振片外的各部件均使用轻质合金塑料制作；固定夹持片I为内径23mm，外径27mm，厚度3.5mm的圆环，其外壁设置有螺纹；固定夹持片II，其底部外径30.4mm，内径23mm，厚2mm，上部外径30.4mm，内径27mm，高7.5mm，内壁设置有螺纹；固定螺钉直径为3mm，长度为3mm，“T”型可动夹持片I为较大端外径为30.4mm，且设置有螺纹，内径为20mm，高4.5mm，较小端内径20mm，外径23mm，高4.5mm且外部光滑，同时，“T”型可动夹持片I较大端端部用于放置偏振片的凹槽高度为2mm，直径25.4mm，“T”型可动夹持片II较大端的外径为33.4mm，内径30.4mm，高4.5mm，且设置有螺纹，较小端的外径为23mm，内径20mm，高4.5mm，且外部光滑；支撑主体顶端外径40.4mm，并加工外螺纹与前盖连接，内径30.4mm，深9.5mm，侧面有一个直径3mm螺纹孔用于放置固定螺钉；支撑主体往下为长20mm，内径23mm外径40.4mm的中空柱体，与可动夹持片连接，不做紧固处理使可动夹片可以沿中轴自由转动，支撑主体下端内径和外径分别扩大为37.4mm和45.4mm，长度为16mm，加工有9mm的内螺纹与后盖连接，侧面开口的角度为120°，用于放置传动皮带，传动皮带连接可动夹片和电机，电机由电机固定支架与主体连接，电机转动通过传动皮带带动可动夹持片旋转，改变偏振片透光轴方向夹角，从而实现透光程度的调节；前盖外径45.4mm，内径25.4mm通过螺纹与支撑主体连接，并压住固定夹持片，起到保护和紧固的作用，后盖外径45.4mm，前部通过螺纹与支撑主体连接，内径23mm，起到保护和限制可动夹持片的作用。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，其特征在于，包括：

内部中空的支撑主体，其上端的内部固定连接有固定夹持片，所述固定夹持片内设置有偏振片I，所述内部中空的支撑主体上端的外部可拆卸连接有内部中空的前盖，所述内部中空的支撑主体下端可转动连接有可动夹持片，所述可动夹持片内设置有偏振片II，所述内部中空的支撑主体下端可拆卸连接有内部中空的后盖，所述内部中空的支撑主体的中部固定设置有电机固定支架，所述电机固定支架上设置有电机，所述电机转轴通过滚筒连接有传动皮带，所述内部中空的支撑主体的侧面上设置有开口，所述传动皮带穿过开口与可动夹持片相互连接，所述偏振片I和偏振片II相互平行且其中心点位于同一竖直轴上。

2.如权利要求1所述的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，其特征在于，所述固定夹持片包括：圆环形固定夹持片I和圆环形固定夹持片II，所述圆环形固定夹持片I上对称设置有装配槽，所述圆环形固定夹持片II内部的底端一体成型设置有用于放置偏振片I的凸起，所述圆环形固定夹持片I的外壁与圆环形固定夹持片II的内壁通过螺纹相互连接，并将偏振片I固定。

3.如权利要求2所述的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，其特征在于，所述内部中空的支撑主体与固定夹持片的固定连接方式为：所述内部中空的支撑主体上端的内部设置有凸台，所述圆环形固定夹持片II位于凸台上，且所述凸台上方的内部中空的支撑主体侧壁上设置有螺纹孔，所述螺纹孔中设置有螺钉，所述螺钉一端与圆环形固定夹持片II的外壁相接触。

4.如权利要求1所述的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，其特征在于，所述可动夹持片包括：内部中空的“T”型可动夹持片I和内部中空的“T”型可动夹持片II，所述内部中空的“T”型可动夹持片I较大端的端部设置有与偏振片II相互匹配的环形凹槽，所述偏振片II位于环形凹槽内，且所述内部中空的“T”型可动夹持片I较大端的外壁与内部中空的“T”型可动夹持片II较大端的内壁通过螺纹相互连接，并将偏振片II固定。

5.如权利要求4所述的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，其特征在于，所述内部中空的支撑主体与可动夹持片的可转动连接方式为：所述内部中空的“T”型可动夹持片I较小端的外壁与内部中空的支撑主体的内壁可转动接触，所述内部中空的“T”型可动夹持片II较小端的外壁与内部中空的后盖的内壁可转动接触，所述“T”型可动夹持片I和“T”型可动夹持片II的较大端位于内部中空的支撑主体和后盖之间。

6.如权利要求4所述的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，其特征在于，所述传动皮带与可动夹持片的连接方式为：所述传动皮带与内部中空的“T”型可动夹持片II较大端的外壁相接触连接。

7.如权利要求5所述的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，其特征在于，所述内部中空的支撑主体与内部中空的前盖的可拆卸连接方式为：所述内部中空的支撑主体外壁与内部中空的前盖内壁通过螺纹固定连接。

8.如权利要求1所述的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，其特征在于，所述内部中空的支撑主体与内部中空的后盖的可拆卸连接方式为：所述内部中空的支撑主体内壁与内部中空的后盖外壁通过螺纹固定连接。

9.如权利要求1所述的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，其特征在于，所述内部中空的支撑主体、前盖、后盖、固定夹持片和可动夹持片均为轻质合金或者工程塑料。

10.如权利要求1所述的可电控调节的偏振中性灰度滤光镜，其特征在于，所述内部中空的后盖远离内部中空的支撑主体的一端设置有用于与工业相机或光学***配合使用的凸环，所述凸环外壁上设置有螺纹。

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