專利名稱：雙向球形棱鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及精密光學(xué)棱鏡。
技術(shù)背景光學(xué)角錐棱鏡廣泛應(yīng)用于可見光、紫外或紅外波段的激光測(cè)距、紅外跟蹤、傳感 儀器等精密測(cè)量領(lǐng)域。角錐棱鏡最顯著的特性是照射到角錐棱鏡上的入射光將按原入射光路返回。工程上，常將棱鏡角錐體安裝在塑料或金屬質(zhì)的殼體中，構(gòu)成一個(gè)產(chǎn)品化的反射 棱鏡。反射棱鏡常與棱鏡框組合使用，構(gòu)成一個(gè)完整的棱鏡組，并通過連接器(棱鏡 支架)安放到被測(cè)點(diǎn)位上，使反射棱鏡可繞豎向和橫向二個(gè)回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，方便地調(diào)整 到朝向入射光的方向。理論上講，棱鏡組的二個(gè)回轉(zhuǎn)軸在空間上應(yīng)該是相交的，棱鏡角錐的光學(xué)反射中 心也應(yīng)該正好落在二軸的交點(diǎn)上。這個(gè)點(diǎn)就是棱鏡的安放點(diǎn)，即光學(xué)儀器的測(cè)量點(diǎn)。但是，棱鏡的光學(xué)反射中心與二軸交點(diǎn)之間往往存在一定的設(shè)計(jì)偏差或制造安裝 誤差，需要進(jìn)行精密標(biāo)定，通過軟件加常數(shù)進(jìn)行修正或補(bǔ)償。二軸也可能因?yàn)橹圃旎虬惭b的原因，在空間上并不相交，而是形成空間相錯(cuò)的位 置關(guān)系，加上回轉(zhuǎn)軸存在一定的間隙等眾多原因，給棱鏡的最終安放精度帶來(lái)了較多 的不確定因素。同時(shí)，棱鏡的安放點(diǎn)是一個(gè)空間點(diǎn)， 一般情況下在棱鏡連接器、棱鏡框或反射棱 鏡上均無(wú)法找到直接的、可用其它測(cè)量方法定位的對(duì)應(yīng)點(diǎn)(如通過精密水準(zhǔn)儀測(cè)量該 點(diǎn)的高程坐標(biāo))，而必須借助于特殊的工裝器具進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換，從而引入轉(zhuǎn)換誤差。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種精密雙向球形棱鏡。該棱鏡可正反雙向同時(shí)或先后被 光學(xué)測(cè)量?jī)x器照準(zhǔn)而不需要轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡，適用于采用兩臺(tái)全站儀同時(shí)或先后對(duì)同一置鏡 點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)、交叉觀測(cè)等。同時(shí)，該棱鏡不需要與棱鏡框組合使用，整體無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng) 部件，安放棱鏡的連接器也僅為一個(gè)適當(dāng)直徑的圓孔孔口，棱鏡的豎向與橫向回轉(zhuǎn)中 心就是球形外殼的球心，并與二個(gè)角錐棱鏡的光學(xué)反射中心嚴(yán)格重合，能夠從理論上 徹底消除棱鏡結(jié)構(gòu)、安裝、回轉(zhuǎn)誤差。本發(fā)明所述的雙向球形棱鏡，由一個(gè)帶圓柱通孔的球形外殼體[l]、 二個(gè)對(duì)稱安裝 在球體中央圓柱孔中的光學(xué)棱鏡角錐體[2]、角錐體隔離裝置[3]和軸向位置調(diào)整裝置[4] 組成，其中二個(gè)角錐棱鏡的光學(xué)反射中心與球體中心三點(diǎn)重合。本發(fā)明所述的球形外殼體[l]采用具有鐵磁性的材料，如不銹鋼、碳鋼等。當(dāng)采 用具有鐵磁性材料時(shí)，可以在連接器的位置上安置一個(gè)永久磁鐵，利用磁性吸附力保 持棱鏡與連接器之間的相對(duì)位置關(guān)系。本發(fā)明所述的球形外殼體[l],其球形外殼材料也可由不具鐵磁性的其他金屬材料或非金屬材料代替。此時(shí)，棱鏡安放在連接器上，可利用球體的自重，也可以增加彈 性?shī)A持力等外力來(lái)保持棱鏡與連接器之間的相對(duì)位置關(guān)系。 更具體地說，本發(fā)明是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的。(1) 棱鏡的整體外觀為 一個(gè)精密加工的球體；(2) 球體的中央，加工一個(gè)直徑與棱鏡角錐尺寸相對(duì)應(yīng)的通孔；(3) 球體中央的通孔中，對(duì)稱安裝著二個(gè)光學(xué)棱鏡角錐體[l]、角錐體隔離裝置[2] 和軸向位置精密調(diào)整裝置[3]。經(jīng)精密標(biāo)定與調(diào)校，二個(gè)棱鏡角錐的光學(xué)反射中心與球 心嚴(yán)格重合；(4) 球形棱鏡不需要與棱鏡框組合使用，可直接安放在一個(gè)只由簡(jiǎn)單的圓孔孔口構(gòu) 成的棱鏡連接器上，利用球體與孔口間的配合關(guān)系，保證球體中心位置相對(duì)于連接器 的唯一性和球體豎向、橫向自由回轉(zhuǎn)的自由度；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是球形棱鏡的豎向與橫向回轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)與球心重合，并與前向及 后向棱鏡角錐的光學(xué)反射中心重合，能夠從理論上徹底消除棱鏡結(jié)構(gòu)、安放、回轉(zhuǎn)等 方面存在的誤差，重復(fù)性好。球形殼體的可以為其它測(cè)量方法提供可靠的定位點(diǎn)，如 通過精密水準(zhǔn)儀測(cè)量該點(diǎn)的高程坐標(biāo)時(shí)，銦鋼尺可以直接放置在球形棱鏡外殼上，而 不必借助于特殊的工裝器具進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換。


附圖為本發(fā)明所述雙向球形棱鏡結(jié)構(gòu)的球心剖切面示意圖。其中，l為球形殼體， 2為棱鏡角錐體，3為角錐體隔離裝置，4為軸向位置調(diào)整裝置。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。實(shí)施例。如附圖所示，本實(shí)施例所述的雙向球形棱鏡，由球形殼體1、 二個(gè)對(duì)稱安裝的棱 鏡角錐體2、角錐體隔離裝置3、軸向位置調(diào)整裝置4組成，其中二個(gè)對(duì)稱安裝的棱鏡 角錐體2用角錐體隔離裝置3隔開，安裝在球形殼體l的中心孔中，通過二端的軸向 位置調(diào)整裝置4，使棱鏡角錐體2的光學(xué)反射中心與球形殼體1的球心重合。權(quán)利要求
1、一種雙向球形棱鏡，其特征是由一個(gè)帶圓柱通孔的球形外殼體[1]、二個(gè)對(duì)稱安裝在球體中央圓柱孔中的光學(xué)棱鏡角錐體[2]、角錐體隔離裝置[3]和軸向位置調(diào)整裝置[4]組成，其中二個(gè)角錐棱鏡的光學(xué)反射中心與球體中心三點(diǎn)重合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙向球形棱鏡，其特征是所述的球形外殼體[l]采用具 有鐵磁性的材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙向球形棱鏡，其特征是所述的球形外殼體[l]采 用具有鐵磁性的不銹鋼。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向球形棱鏡，其特征是所述的球形外殼體[l]采用不 具鐵磁性的金屬材料或者非金屬材料。
全文摘要
一種雙向球形棱鏡，屬光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，其特征是由一個(gè)帶圓柱通孔的球形外殼體[1]、二個(gè)對(duì)稱安裝在球體中央圓柱孔中的光學(xué)棱鏡角錐體[2]、角錐隔離裝置[3]和軸向位置調(diào)整裝置[4]組成，其中二個(gè)角錐棱鏡的光學(xué)反射中心與球體中心三點(diǎn)重合，本發(fā)明雙向球形棱鏡的豎向與橫向回轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)與球心重合，并與前向及后向棱鏡角錐的光學(xué)反射中心重合，能夠從理論上徹底消除棱鏡結(jié)構(gòu)、安放、回轉(zhuǎn)等方面存在的誤差，重復(fù)性好。球形殼體可以為其它測(cè)量方法提供可靠的定位點(diǎn)，不必借助于特殊的工裝器具進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)G02B5/00GK101609175SQ20091011569
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者朱洪濤, 捷 陶 申請(qǐng)人:江西日月明鐵道設(shè)備開發(fā)有限公司