作者：维尔克斯 时间：2024-11-8 5:27:47
快门是各种光学组件和系统中不可或缺的组件。在光学系统设计过程中，对光学快门的要求有时并不明显。由于快门的简单特性，人们倾向于将快门设计方案留到设计周期的后期。这种情况可能会对产品的开发周期造成严重影响，尤其是当设计的性质需要大量时间来完成验证新材料相互作用和或为客户正在进行的生产认证开发特殊测试设备时。例如，65mm大光圈快门测试，测试频率约为1Hz，规定寿命为220万次，即使是全天候测试，也可能需要25天以上才能完成。案例1：相机系统设计师负责开发一款低成本、高速数字相机应用。在产品完成的最后阶段，设计师意识到该应用需要一个快门，用于远程自动黑参考校准。必要的快门必须“适合”之前为设计批准和开发的现有外壳，并且必须使用相机中已经设计的现有电压水平。这需要一种专门的光学快门，这一设计要求导致系统完成计划延迟。
Vincent Associates是一家高性能快门制造商，50多年来一直是行业领导者。Uniblitz电动快门以精确的时间间隔打开和关闭叶片，以控制光源的曝光。LS系列激光快门开启传输时间0.3ms，FS系列5000万次循环保证。用于多种应用，包括显微镜、摄影、激光调制和 X 射线切换。Uniblitz 系列电动快门可用于从太空望远镜和卫星到显微镜和摄像机快门等各种光学系统。能够为医疗、摄影和地球科学以及航空航天、机器人、国防和安全等行业的应用提供高性能快门。
如果客户在应用程序开发早期就了解到需要光学快门装置，则很大程度上能够避免在确定快门设计时出现重大延误。在这种情况下，应用程序设计通常会在时间限制内和计划预算内成功完成。案例2：卫星上搭载的相机/望远镜系统设计需要使用快门。该设备的主要任务是实现PICARD卫星上太阳直径成像仪和表面测绘仪 (SODISM) 仪器的曝光控制，该卫星由CNES运营。一开始，卫星的系统设计师就能够向美国Vincent Associates团队传达快门设计需求的大部分要点。根据这些规格和随后的讨论，他们确定光圈可以容纳35毫米快门，这促使Uniblitz VS35的诞生。
然后，需要根据规格对这种现成的快门进行修改，以便在太空中使用。快门的各个方面都经过了考虑，包括重量、尺寸、寿命、冲击、振动、排气、叶片涂层等。排气规格尤其需要特殊的执行器线圈组件。设计的各个方面在设计过程的早期就得到了实现。美国Vincent Associates的设计团队提供了一种能够在恶劣环境中运行的设备电子快门—Uniblitz VS35于2010年6月升空并开始拍摄太阳图像。这些图像能够详细显示太阳黑子等特征。在PICARD任务期（2010年6月15日至2014年4月4日），SODISM 仪器获取了超过1,300,000张图像。
在设计之初提前确定一些快门的重要标准会很有帮助。通常电动快门应用包括：
-非均匀性校正 (NUC) 或黑色参考校准
-防止拖影：当成像仪没有电子快门且相机相对于图像采集移动时，使用快门来防止这种影响。
-曝光控制
-光源选择：当应用包含多个光纤或其他光源时，会使用快门。快门用于选择其中一个光源。
-保护传感器免受异物、灰尘、污垢等的侵害。
-通过连续光源或连续激光器进行精确且可重复的离散曝光
-激光调制或选择激光脉冲
-激光安全应用：在这种情况下，当触发联锁机制时，使用快门来快速关闭激光。
-通过X射线快门来控制曝光量以调节输出
一旦系统设计师预计到需要使用快门，在进行初始设计之前，可以参考一些建议问题：
1.工作波长、表面平整度、涂层类型、基底材料和功率水平考虑因素有哪些？
2.光圈开口与设备整体尺寸的比例是多少？
3.您对快门外壳的考虑是什么？有多少空间可用于确定快门设计的整体尺寸？
4.您的环境参数是什么？
5.冲击和振动参数是什么？
6.是否考虑噪声？
7.需要用什么材质？
8.曝光速度及操作频率有要求吗？
9.安全考虑因素有哪些？例如在激光安全应用中电子快门故障会对整个系统有着影响。
10.有磁场吗？
可靠性、寿命测试、可重复性、整体质量、性能、驱动器要求、驱动器设计和电源可用性是了解了电动快门应用后需要考虑的其他标准。了解和测试这些标准中的每一个都很耗时，但对于合格的电子快门应用来说却极为必要——这体现了生产快门所需的时间要求，以及它对产品开发时间表的影响。
以下列出了Uniblitz 各系列电子快门应用：
通用型
VS系列（显微镜快门、成像设备与相机、天文学），多次登上太空
VS系列是Uniblitz电动快门的通用型号，是历史最悠久的经典系列。 它可用于多种应用，包括摄影、显微镜快门、望远镜系统和光谱仪。PICARD 卫星于 2010 年 6 月在俄罗斯亚斯尼发射。PICARD 借助Uniblitz VS35快门成功拍摄了第一张太阳照片。2012 年 6 月 5 日至 6 日，PICARD 观测到了金星凌日。PICARD 在整个任务过程中收集的信息有助于提高科学家对太阳形状的认识，此外还提供了太阳直径的精确测量值。Uniblitz VS35快门的超薄外形使其非常易于集成到 PICARD 等太空系统中。考虑到这一点，PICARD 并不是第一艘配备 Uniblitz 快门的航天器：VS35 是 SOLSE（1997 年）和 SOLSE-2（2003 年）实验包的一部分，这些实验包搭载在哥伦比亚号航天飞机上。1986 年，两台 Uniblitz VS25前往金星，然后在 Vega 1 和 Vega 2 航天器上遇到了哈雷彗星。
CS系列（成像设备与相机、真空、大孔径），VS系列的后继者，设计更加紧凑（约小40%）
成像设备与相机：适用于广泛的成像系统，包括显微成像快门、医学成像快门、摄像机快门、天文摄影以及其他应用。
真空：用于需要高速曝光控制的真空环境，如电子束曝光设备和高真空光学实验。
大孔径：广泛应用于天文学、遥感探测和大型科学设施，如望远镜系统和大型摄影快门。
特点：如CS65S提供了稳定的性能和可靠的长期使用，特别是在环境条件变化较大的户外或工业应用中。大
光圈（如CS90HS的90mm光圈），以及高速响应和极低的机械磨损，确保长时间观测的可靠性和精度。
激光（高速）
LS系列（激光系统），该公司产品中速度最快的高速快门（开启传输时间0.3ms）
LS系列高速快门特别适合于精密激光曝光控制和激光调制。
激光快门广泛应用于激光切割和打标系统中，可以精确控制激光光束的输出，实现对材料的高速切割和精细打标。在激光焊接过程中，激光快门可以控制焊接区域的照射，确保焊接的准确性和一致性。使用激光快门可以实现对材料的精确打孔，例如在汽车制造和电子器件生产中的应用。LS系列高速快门也可用于激光清洗系统中，控制清洗区域的光束输出，清除表面的污垢和涂层。
特点：提供高达400 Hz的激光调制能力，非常适合需要快速激光调制的高速激光系统。小光圈和快速转换时间（开启0.3毫秒，关闭0.5毫秒）使其在需要快速、精确控制的应用中表现出色。
X射线
XRS系列（X射线成像），可屏蔽高达 30 keV 的 X射线
X射线晶体学：在X射线晶体学中，XRS系列快门用于控制照射到晶体样品上的X射线束。精确的时间控制允许科学家们获取更清晰的衍射图样，这对于分析晶体结构至关重要。
医学X射线快门：可作为医学成像快门。如计算机断层扫描（CT）和其他放射性成像技术中，XRS系列快门用于控制X射线的精确暴露时间，以减少对患者的辐射剂量同时保证图像质量。这些快门的快速开启和关闭时间（20毫秒和25毫秒）允许进行快速成像，从而优化诊断过程并减少对患者的辐射。
工业X射线快门：在非破坏性测试（NDT）和安全检查中，XRS系列电子快门应用于控制X射线通过的时间，确保能够获得足够的图像对比度来检测结构缺陷或隐藏物品。这些快门能够承受连续的高能X射线照射，它们是工业应用中理想的选择，特别是在需要长时间操作和高可靠性的场合。
安全检查系统：在机场或其他安全敏感的环境中，XRS系列快门作为X射线快门，控制X射线检测携带的物品。快门的高耐用性和能够快速响应的特性使得它们在安全检查中非常有效，可以快速地开启和关闭，以适应连续和高频率的操作需求。
这些应用场景突出了XRS系列在处理高能X射线中的专业能力，确保了在严苛的操作环境中也能提供可靠的性能和结果。通过精确的控制和高标准的材料选择，XRS系列成为X射线成像领域中的一个关键组件。
嵌入式/OEM
NS系列（红外成像、显微镜快门、天文学），采用双稳态驱动格式，开/关时无需状态保持电压
NS系列快门因其优异的机械和电子同步能力，适用于高端红外成像快门，如卫星遥感、天文观测以及高精度
环境监测。
在环境监测领域，如森林火灾侦测或城市热岛效应研究，NS系列电子快门应用于控制传感器的红外光暴露，精确捕捉温度变化，从而提供关键数据以支持环境政策制定和科学研究。
安全和监控：在安全监控系统中，如边境监控或重要设施的夜间监控，NS系列快门可以增强红外摄像系统的性能，确保在各种光照条件下都能捕捉到清晰的红外图像。
军事和防御：在军事应用中，红外成像快门是关键之一。NS系列快门通过提供快速且可靠的操作，增强了夜视设备和其他军事成像设备的功能，有助于执行夜间侦察和目标追踪任务。
天文观测：在天文学中，NS系列的高精度控制使其成为观测遥远星体和其他天体事件的望远镜系统中不可或缺的部件，提供必要的光学控制以减少外部光干扰，增强观测数据的质量。
DSS系列（激光系统、红外成像、成像设备与相机），扁平结构，快门表面无突出物
在激光系统中，适合用于空间受限的便携式设备，如便携式激光设备和紧凑型成像系统。红外成像快门，适合紧凑的红外成像系统，如热像仪和夜视设备。在成像设备与相机领域，适合便携式成像设备，如便携式摄影机和移动医疗成像设备。
特点：超小尺寸和非凸出的执行器设计，轻量化（DSS10B仅4.7克），提供双稳态功能和低能耗设计，非常适合电池供电的设备。
ES系列，是唯一具有“5000万次循环保证”的系列
ES系列是Uniblitz电动快门安装/OEM系列。该系列通过减少移动部件的创新实现了高可靠性和耐用性，并且是唯一具有“5000万次循环保证”的系列。极快的动作能力（开启1.9毫秒，关闭3.7毫秒）使ES系列电子快门应用于高速场景，设计能够确保光束精确切割，提高成像质量和处理效率。
低成本型
FS系列（成像设备与相机、真空），可通过直接向快门施加 +5VDC 电压来运行，不需要控制器
成像设备与相机：设计用于应对广泛的成像需求，包括医学成像快门、科研应用和工业视觉系统。
真空：用于真空沉积过程中的光束控制，如薄膜沉积和材料加工。
特点：提供多种光圈尺寸选项，确保在不同的真空应用中都能提供优异的光控制。如FS25提供了25mm的光圈，适用于大面积传感器和高分辨率成像，同时保持快速的响应能力和精确的控制。
