專利名稱：角錐棱鏡固定裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光學元件的安裝、 用于角錐棱鏡的固定裝置。
背景技術：
調整裝置，特別涉及一種帶有夾具、
角錐棱鏡也稱為回歸反射器，是一種依據臨界角原理制造的內部全反射棱 鏡，它不受入射角度大小的影響，把入射光按原方向平行反射回去。由于角錐 棱鏡的形狀不是規則的圓柱體或長方體，且其為玻璃制品，脆性大，易碎裂， 所以，難以采用機械裝置安裝和固定。
美國EDMUND OPTICS公司在2004年公布的光學元件產品樣本，提出了 一種角錐棱鏡的安裝方法及裝置(該產品說明書也可以通過如下網址檢索得到 http:〃www.edmundoptics.com/onlinecatalog/displayproductcfm productID=2056& srtdescription=D#Products。參考
圖1 (a)，該產品采用室溫硫化膠粘接角錐棱 鏡的三個互相垂直反射工作面，將角錐棱鏡沿鋁制套筒內壁推入套筒內部，硫
化膠受壓固化后，使角錐棱鏡和套筒形成一個整體(附該產品的說明書原文
Our mounted comer cubes provide a convenient and durable solution to this otherwise difficult problem. Mounted in an aluminum body and held in place with RTV potting cement, our mounted corner cubes are easily integrated via two 1/4-20 tapped holes. In addition, each prism has silvered reflecting surfaces to decrease polarization effects and increase field of view.)。采用這禾中茅占接膠固定方法，角錐 棱鏡不可拆卸，不可重復使用；該方法利用角錐棱鏡的短圓柱部分和套筒內壁 配合安裝，所以，采用這種方法固定
圖1 (b)所示的四面體狀角錐棱鏡，不能 保證安裝精度，引入誤差。
參考
圖1 (c)、 1 (d)、 1 (e)、 1 (f)和l (g)，日本SIGMA KOKI公司
生產角錐棱鏡支架用于固定角錐棱鏡，它將角錐棱鏡的短圓柱部分嵌入到支架 的鏡架淺凹槽中，并采用材質為黑電木、端部為楔形的2mm厚夾爪從3個方向 按壓角錐棱鏡的反射工作面，進行固定。由于該支架和角錐棱鏡在軸向方向上 接觸距離短，而安裝精度依靠角錐棱鏡的短圓柱部分和鏡架淺凹槽的配合精度， 因而，不易緊固角錐棱鏡，同時，也能以保證高的安裝精度，這種角錐棱鏡支 架更不能固定
圖1 (b)所示的四面體狀角錐棱鏡。 發明內容
針對現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種夾具與角錐棱鏡采用線 接觸或局部小面積接觸方式固定角錐棱鏡的裝置，該裝置結構簡單、易安裝、可拆卸、安裝精度高、可靠性高。
本實用新型的技術方案是 一種角錐棱鏡固定裝置，包括鎖緊螺母、內部 含有中空孔的夾具和內部含有中空孔的基座；基座的一端含有內螺紋，鎖緊螺 母與基座的內螺紋配合，頂緊角錐棱鏡；所述夾具的內部中空孔呈六棱錐體形 狀，包含六條棱線，兩兩相隔的所述棱線互相垂直；所述鎖緊螺母的內孔直徑 略小于角錐棱鏡底面直徑；所述夾具與角錐棱鏡采用線接觸方式固定角錐棱鏡。
只在夾具一側開中空孔，可以固定一個角錐棱鏡；將夾具內部的六棱錐體 孔沿軸向方向對稱地分布于夾具兩側，同時在基座的底部開一內徑略小于角錐 棱鏡底面直徑的通孔，可以同時固定2個角錐棱鏡。
本實用新型的另一技術方案是 一種角錐棱鏡固定裝置，包括鎖緊螺母、 內部含有中空孔的夾具和內部含有中空孔的基座；基座的一端含有內螺紋，鎖 緊螺母與基座的內螺紋配合，頂緊角錐棱鏡；所述夾具的內部中空孔中間部分 呈三棱錐體形狀，該三棱錐體所在的三個棱面兩兩互相垂直，并和角錐棱鏡的 三個反射工作面相重合；該三棱錐體的三條棱線兩兩互相垂直；分別平行于該 三棱錐體所在的三個棱面去除所述夾具的部分結構，只在該三棱椎體的每條棱 線處留有一小部分結構，形成鋸齒狀，每個鋸齒的夾角都為90°;所述鎖緊螺母 的內孔直徑略小于角錐棱鏡底面直徑；所述夾具與角錐棱鏡采用局部小面積接 觸方式固定角錐棱鏡。
只在夾具一側開中空孔，可以固定一個角錐棱鏡；將中空孔沿軸向方向對 稱地分布于夾具兩側，同時在基座底部開一內徑略小于角錐棱鏡底面直徑的通 孔，可以同時固定2個角錐棱鏡。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型充分利用角錐棱 鏡的三條互相垂直的棱邊，利用夾具中空孔棱線或鋸齒端面，將角錐棱鏡和夾 具裝夾在一起，實現精確固定角錐棱鏡，由于夾具和角錐棱鏡棱邊以線接觸或 局部小面積接觸，接觸面積較大，可以有效地避免安裝與使用過程中角錐棱鏡 出現的破損與崩傷；同時，不會損傷角錐棱鏡的三個互相垂直反射工作面及其 鍍膜層。本固定裝置結構簡單、安裝方便，并可拆卸、重復使用。本固定裝置 包括鎖緊螺母、膠圈、夾具、基座和緊定螺釘，組成零部件少。角錐棱鏡安放 于夾具中，二者裝配好之后，放置于基座中，基座和鎖緊螺母通過內外螺紋配 合，從軸向方向上，鎖緊角錐棱鏡；同時，通過擰緊基座外壁上沿徑向方向均 勻分布的三個緊定螺釘，頂緊夾具，可以防止角錐棱鏡產生徑向旋轉，最終， 角錐棱鏡在三維空間受到約束，得以完全固定。本固定裝置不僅可以固定圓柱 狀角錐棱鏡，也可以固定正四面體狀角錐棱鏡。角錐棱鏡與夾具、夾具與基座、 基座與鎖緊螺母兩兩互相配合，因而，本固定裝置具有高安裝精度。以下結合附圖，對本實用新型作進一步詳細描述。
圖l (a)是美國EDMUND OPTICS公司生產的角錐棱鏡固定裝置剖視圖，
圖1 (b)是四面體狀角錐棱鏡結構示意圖，
圖1 (c)、
圖1 (d)和
圖1 (e)分 別是日本SIGMAKOKI公司生產的角錐棱鏡支架前視圖、側視圖和后視圖，圖 1 (f)和
圖1 (g)分別是日本SIGMAKOKI公司生產的角錐棱鏡與支架裝配圖 的前視圖和后視圖，圖中IOI—室溫硫化膠，102—鋁制套筒，103—角錐棱鏡， 104—夾爪，105_鏡架，106_凹槽，107—角錐棱鏡。
圖2是采用線接觸方式，安裝一個角錐棱鏡的固定裝置裝配立體圖，圖中 201—鎖緊螺母，202—膠圈，203—角錐棱鏡，204—夾具，205—基座，206— 緊定螺釘。
圖3是圖2中所示夾具的立體結構圖，圖中301—中空孔，302—通孔， 303—棱線。
圖4是圖2中所示基座的立體結構圖，圖中401—內螺紋，402—螺紋孑L， 403—螺紋孔。
圖5是采界線接觸方式，安裝兩個角錐棱鏡的固定裝置裝配立體圖，圖中
501—鎖緊螺母，502—膠圈，503—角錐棱鏡，504—夾具，505—基座，506~
緊定螺釘。
圖6是圖5中所示夾具的剖視圖，圖中601—中空孔，602—中空孑L， 603— 通孔，604—棱線。
圖7是是圖5中所示基座的立體結構圖，圖中701—中空孔，702—中空 孔，703—通孔，704—棱線。
圖8是采用局部小面積接觸方式，安裝一個角錐棱鏡的固定裝置裝配立體 圖，圖中801—鎖緊螺母，802—膠圈，803—角錐棱鏡，804—夾具，805—基 座，806—緊定螺釘。
圖9(a)是圖8中所示夾具的立體結構圖，圖9(b)是圖8中所示夾具和角錐棱 鏡裝配后的橫截斷面剖視圖，圖中901—中空孔，902—通孔，903—三棱錐棱 線。
圖IO是采用局部小面積接觸方式，安裝兩個角錐棱鏡的固定裝置裝配立體 圖，圖中IOOI—鎖緊螺母，1002—膠圈，1003—角錐棱鏡，1004—夾具，1005— 基座，1006—緊定螺釘。
圖11是
圖10中所示夾具的立體剖視圖，圖中1101—中空孔，1102—中空孔。
圖12是
圖10中所示基座的立體剖視圖，圖中1201—內螺紋，1202—通 孔，1203—螺紋孔。
具體實施方式第l實施例
本實施例采用夾具和角錐棱鏡棱邊以線接觸方式固定角錐棱鏡。
參考圖2，角錐棱鏡固定裝置包括鎖緊螺母201、膠圈202、夾具204、基 座205和螺釘206。按照從里至外的位置關系，夾具204、角錐棱鏡203、膠圈 202、鎖緊螺母201依次位于基座205內部。
參考圖3，夾具204內部中心處有一中空孔301，是一個六棱錐體孔，包含 六條棱線303，兩兩相隔的所述棱線互相垂直，所述中空孔的橫截面呈正六邊形， 所述中空孔在開口端面處的外接圓直徑小于角錐棱鏡203底面直徑；在夾具204 的底部中心處開有一通孔202，用于容納所述角錐棱鏡的尖部。將角錐棱鏡203 放入夾具204后，所述角錐棱鏡有一部分留在所述夾具外面。將角錐棱鏡放于 夾具的錐體中空孔301內，使角錐棱鏡203的棱邊相切于夾具204內的棱線303， 角錐棱鏡203'的三條棱邊可以和夾具204內的任意三條互相兩兩間隔的棱線接 觸。由于中空孔301為六棱錐體孔，因而，角錐棱鏡203的三個互相垂直反射 工作面不和夾具204接觸，只有角錐棱鏡棱邊和夾具204的棱線303接觸，所 以，這種夾具不會損傷角錐棱鏡203的三個互相垂直反射工作面及其鍍膜層。
角錐棱鏡203與夾具204裝配好后，所述角錐棱鏡和所述夾具放置于基座 205中。膠圈202位于角錐棱鏡底部，以避免鋁制鎖緊螺母201和角錐棱鏡203 直接接觸，防止鎖緊螺母201擰緊力過大，損壞角錐棱鏡203;所述膠圈的外徑 和基座205的內徑相等，所述膠圈的內孔直徑略小于所述角錐棱鏡底面直徑， 鎖緊螺母201的內孔直徑也略小于所述角錐棱鏡底面直徑，使所述角錐棱鏡獲 得大的光通量。
如圖4所示，基座205內部是中空的，基座底部是封閉的，以防止外部雜 散光進入角錐棱鏡203，基座205的開口端有內螺紋401，所述內螺紋和鎖緊螺 母201相配合；基座205的內徑等于夾具204的外徑，二者相互配合；基座205 內孔總長度與裝配好的角錐棱鏡203和夾具204長度之差，應小于內螺紋401 的長度，這可以保證鎖緊螺母201完全鎖緊角錐棱鏡203。
夾具204、角錐棱鏡203、膠圈202依次放置于基座205中，用鎖緊螺母201 擰緊。為防止夾具204產生徑向轉動，用3個緊定螺釘206擰入沿基座徑向方 向均勻分布的3個螺紋孔402中，并沉頭，頂緊夾具204。由于緊定螺釘206限 制了夾具204的徑向旋轉；同時，鎖緊螺母201產生軸向鎖緊力，所以，角錐 棱鏡203在三維空間受到約束，所述角錐棱鏡完全固定。
整個固定裝置裝配完畢，利用基座205的螺紋孔403，配合固定立柱組合使 用；或者配合內徑等于基座205外徑的鏡架組合使用。
另外，對于
圖1 (b)所示的四面體狀角錐棱鏡，只要夾具204的中空孔的外接圓直徑小于該角錐棱鏡的底面外接圓直徑，鎖緊螺母201的內孔直徑略小 于該角錐棱鏡底面外接圓直徑，采用上述固定裝置也適用于精確固定該四面體 狀角錐棱鏡。
當然，為保證線接觸方式固定角錐棱鏡203，具備三條互相垂直棱線的中空 孔，就可實現夾具204內部的錐體孔和角錐棱鏡三條棱邊的線接觸，因而，只 要內部中空孔含有三條互相垂直棱線的夾具，也屬于本實用新型的保護范圍。
第2實施例
如圖2所示，在第1實施例的基礎上，將夾具204內部的六棱錐體孔沿軸 線方向對稱地分布于夾具兩側，同時將基座205的底部開一通孔，其他零件同 第1實施例，可以得到本實施例，它采用夾具和角錐棱鏡棱邊以線接觸方式可 以同時固定2個角錐棱鏡。
如圖5所示，該角錐棱鏡固定裝置包括鎖緊螺母501、膠圈502、夾具504、 基座505和緊定螺釘506。按照從里至外的位置關系，膠圈502、角錐棱鏡503、 夾具504、角錐棱鏡503、膠圈502、鎖緊螺母501依次位于基座505內部。
參考圖6，中空孔601和602對稱地位于夾具504內部，分別用來容納兩個 角錐棱鏡。中空孔601和602都呈六棱錐體形狀，各包含六條棱線，兩兩相隔 的棱線互相垂直，中空孔601和602在端面處的橫截面呈正六邊形，所述中空 孔在各自開口端面處的外接圓直徑分別小于角錐棱鏡503底面直徑；中空孔601 和602直接經通孔603相連接，用于容納兩個角錐棱鏡的尖部。將角錐棱鏡放 置于夾具504的中空孔601和602內，使角錐棱鏡的棱邊相切于夾具504內的 棱線604，兩個角錐棱鏡503的棱邊分別可以和夾具504內的任意三條互相兩兩 間隔的棱線接觸。由于中空孔601和602為六棱錐體孔，因而，所述兩個角錐 棱鏡的三個互相垂直反射面不和夾具504接觸，只有角錐棱鏡棱邊和夾具504 棱線線接觸，所以，這種夾具不會損傷角錐棱鏡503的三個互相垂直的反射面 工作面及其鍍膜層。
兩個角錐棱鏡503從兩側放入夾具504中，兩個角錐棱鏡503都有一部分 留在夾具504外面，兩個角錐棱鏡503與夾具504裝配好后，所述角錐棱鏡和 所述夾具放置于基座505中。兩個膠圈502分別位于兩個角錐棱鏡底部，用于 避免鋁制鎖緊螺母501與基座505內底部和角錐棱鏡503直接接觸，防止鎖緊 螺母501擰緊力過大，損壞角錐棱鏡503;所述膠圈的外徑和基座505的內孔直 徑相等，所述膠圈的內徑略小于所述角錐棱鏡底面直徑，鎖緊螺母501的內孔 直徑也略小于所述角錐棱鏡底面直徑。
如圖7所示，基座505內部是中空的，基座底部有一通孔703，所述通孔的 內徑略小于角錐棱鏡503底面直徑，以使角錐棱鏡獲得大的光通量。基座505 的內徑等于夾具504的外徑，二者相互配合。基座505的一端開有內螺紋701， 所述內螺紋和鎖緊螺母501的外螺紋相配合；基座505內孔總長度與裝配好的兩個角錐棱鏡503和夾具504長度之差，應小于內螺紋701的長度，這可以保 證鎖緊螺母501完全鎖緊兩個角錐棱鏡503。
兩個膠圈502、兩個角錐棱鏡503、夾具504依次放置于基座505內部后， 用鎖緊螺母501擰緊，為防止夾具504產生徑向轉動，用3個緊定螺釘506擰 入3個螺紋孔/704中，頂緊夾具504。由于緊定螺釘506限制了夾具504的徑向 旋轉，同時，鎖緊螺母501產生軸向鎖緊力，所以，兩個角錐棱鏡503在三維 空間受到約束，所述角錐棱鏡完全固定。
整個固定裝置裝配完畢，利用基座505的螺紋孔702，配合固定立柱組合使 用；或者配合內徑等于基座505外徑的鏡架組合使用。
第3實施例
在第1實施例的基礎上，將夾具204的六棱錐體中空孔改為三棱錐體中空 孔，并平行于三棱錐體所在的三個棱面去除部分結構，其他零件同第l實施例， 可以得到本實施例，它采用夾具和角錐棱鏡棱邊以局部小面積接觸方式固定角 錐棱鏡。
參考圖8，該角錐棱鏡的固定裝置包括鎖緊螺母801、膠圈802、角錐棱鏡 803、夾具804'、基座805和緊定螺釘806。按照從里至外的位置關系，夾具804、 角錐棱鏡803、膠圈802、鎖緊螺母801依次位于基座805內部。
參考圖9 (a)，夾具804內部中心處有一中空孔901，結合圖9 (b)，中 空孔901中間部分呈三棱錐體形狀，該三棱錐體所在的三個棱面兩兩互相垂直， 并和角錐棱鏡803的三個反射工作面相重合，且該三棱錐體的三條棱線903兩 兩互相垂直。為避免角錐棱鏡803和夾具804完全接觸，分別平行于該三棱錐 體所在的三個棱面去除部分結構，只在所述三棱椎體的每條棱線處留有一小部 分結構，形成鋸齒狀，每個鋸齒的夾角都為90°，因此，夾具804和角錐棱鏡803 大部分不接觸，不會損傷角錐棱鏡803的三個互相垂直反射工作面及其鍍膜層。
所述中空孔901在開口端面處的外接圓直徑小于角錐棱鏡803底面直徑； 在夾具804的底部中心處開有一通孔902，用于容納所述角錐棱鏡的尖部。將角 錐棱鏡803放入夾具804的中空孔901內，使角錐棱鏡803的棱邊相切于夾具 804內的棱線903，所述角錐棱鏡有一部分留在所述夾具外面。
第4實施例
在第3實施例的基礎上，將夾具804內部的中空孔沿軸線方向對稱地分布 于夾具兩側，同時在基座805的底部開一通孔，其他零件同第3實施例，可以 得到本實施例，它采用夾具和角錐棱鏡棱邊以局部小面積接觸方式可以同時固 定2個角錐棱鏡。
如圖IO所示，該角錐棱鏡固定裝置包括鎖緊螺母1001、膠圈1002、夾具 1004、基座1005和緊定螺釘1006。按照從里至外的位置關系，膠圈1002、角 錐棱鏡1003、夾具1004、角錐棱鏡1003、膠圈1002、鎖緊螺母1001依次位于基座1005內部。
參考圖ll，中空孔1101和1102對稱地位于夾具1004內部，分別用來容納 兩個角錐棱鏡1003。中空孔1101和1102在端面處的橫截面呈正六邊形，所述 中空孔在各自開口端面處的外接圓直徑分別小于角錐棱鏡1003底面直徑；兩個 角錐棱鏡1003從兩側放入夾具1004中，裝配好后，兩個角錐棱鏡1003和夾具 1004放置于基座1005中。兩個膠圈1002分別位于兩個角錐棱鏡底部，用于避 免鋁制鎖緊螺母1001與基座1005內底部和角錐棱鏡1003直接接觸，防止鎖緊 螺母1001擰緊力過大，損壞角錐棱鏡1003;所述膠圈的外徑和基座1005的內 徑相等，所述膠圈的內徑略小于所述角錐棱鏡底面直徑。
如
圖12所示，基座1005內部是中空的，基座底部有一通孔1202，所述通 孔的內徑略小于角錐棱鏡1003底面直徑，以使角錐棱鏡獲得大的光通量。基座 1005的內徑等于夾具1004的外徑，二者相互配合。基座1005的一端開有內螺 紋1201，所述內螺紋和鎖緊螺母1001的外螺紋相配合；基座1005內孔總長度 與裝配好的兩個角錐棱鏡1003和夾具1004長度之差，應小于內螺紋1201的長 度，這可以保證鎖緊螺母1001完全鎖緊兩個角錐棱鏡1003。
兩個膠圈1002、兩個角錐棱鏡1003、夾具1004依次放置于基座1005內部 后，用鎖緊螺母1001擰緊，為防止夾具1004產生徑向轉動，用3個緊定螺釘 1006檸入3個螺紋孔1203中，頂緊夾具1004。由于緊定螺釘1006限制了夾具 1004的徑向旋轉，同時，鎖緊螺母1001產生軸向鎖緊力，所以，兩個角錐棱鏡 1003在三維空間受到約束，所述角錐棱鏡完全固定。
對于本實用新型來說，在本固定裝置的加工制作過程中，考慮公差，可以 保證角錐棱鏡的高安裝精度。
對于本實用新型來說，選用硬鋁材料制作夾具、基座和鎖緊螺母是合適的， 主要原因是硬鋁質量輕且具備較高的機械強度，不易變形。
本實用新型所述的夾具和基座不局限于圖2至
圖12所示實施方式的的結 構。本實用新型的夾具和基座還可以具有其他結構變形，例如，夾具的內部中 空孔的橫截面可以是圓形、正三角形、正十二邊形；夾具的輪廓可以是正方體、 長方體，與夾具相配合的基座內孔也為對應的形狀，基座的輪廓可以為圓柱體、 長方體。只要采用了放入基座中的夾具，角錐棱鏡棱邊和夾具中空孔以線或面 接觸方式的固定裝置均落在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1、一種角錐棱鏡固定裝置，其特征在于包括鎖緊螺母、內部含有中空孔的夾具和內部含有中空孔的基座；基座的一端含有內螺紋，鎖緊螺母與基座的內螺紋配合，頂緊角錐棱鏡；所述夾具的內部中空孔呈六棱錐體形狀，包含六條棱線，兩兩相隔的所述棱線互相垂直；所述鎖緊螺母的內孔直徑略小于角錐棱鏡底面直徑。
2、 根據權利要求l所述的角錐棱鏡固定裝置，其特征在于，所述基座底部 是封閉的。
3、 根據權利要求1所述的角錐棱鏡固定裝置，其特征在于，所述夾具的內 部中空孔沿軸'向方向對稱地分布于夾具兩側，所述基座的底部開一內徑略小于 角錐棱鏡底面直徑的通孔。
4、 一種角錐棱鏡固定裝置，其特征在于包括鎖緊螺母、內部含有中空孔 的夾具和內部含有中空孔的基座，基座的一端含有內螺紋，鎖緊螺母與基座的 內螺紋配合，頂緊角錐棱鏡；所述夾具的內部中空孔中間部分呈三棱錐體形狀， 該三棱錐體所在的三個棱面兩兩互相垂直，并和角錐棱鏡的三個反射工作面相 重合，該三棱錐體的三條棱線兩兩互相垂直，分別平行于該三棱錐體所在的三 個棱面去除所述夾具的部分結構，只在該三棱椎體的每條棱線處留有一小部分 結構，形成鋸齒狀，每個鋸齒的夾角都為90°;所述鎖緊螺母的內孔直徑略小于 角錐棱鏡底面直徑。
5、 根據權利要求4所述的角錐棱鏡固定裝置，其特征在于，所述基座底部 是封閉的。'
6、 根據權利要求4所述的角錐棱鏡固定裝置，其特征在于，所述夾具的內 部中空孔沿軸向方向對稱地分布于夾具兩側，所述基座的底部開一內徑略小于 角錐棱鏡底面直徑的通孔。
專利摘要本實用新型公開了一種角錐棱鏡固定裝置。它包括內部含有中空孔的夾具、一端含有內螺紋的基座和鎖緊螺母，夾具的內部中空孔呈六棱錐體形狀，兩兩相隔的棱線互相垂直，鎖緊螺母的內孔直徑略小于角錐棱鏡底面外接圓直徑；也可以是，夾具的內部中空孔中間部分呈三棱錐體形狀，該三棱錐體所在的三個棱面兩兩互相垂直，三條棱線兩兩互相垂直，分別平行于三個棱面去除夾具的部分結構，只在每條棱線處留有一小部分結構，形成鋸齒狀，每個鋸齒的夾角都為90°，鎖緊螺母的內孔直徑略小于角錐棱鏡底面外接圓直徑。本實用新型充分利用角錐棱鏡的三條互相垂直的棱邊，具有結構簡單、易安裝、可拆卸、安裝精度高、可靠性高等。
文檔編號G02B7/18GK201359652SQ20092009571
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月2日 優先權日2009年3月2日
發明者任文杰, 何永利, 周毅銘, 明 楊, 王利強, 董紹忠, 鄭宏興 申請人:天津工程師范學院;王利強;任文杰