CN101498830B - 角锥棱镜固定装置及固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角锥棱镜固定装置及固定方法。该固定装置包括夹具、胶圈、基座、锁紧螺母和紧定螺钉。夹具内部含有外接圆直径小于角锥棱镜的底面直径的中空孔，用于安放角锥棱镜；基座内部含有一个开口端含有内螺纹的中空孔，用于放置角锥棱镜和夹具；锁紧螺母的内孔直径略小于角锥棱镜底面外接圆直径；基座中空孔总长度与装配好的角锥棱镜和夹具长度之差，小于基座的内螺纹的长度。锁紧螺母与基座通过内外螺纹配合，在轴向方向上锁紧角锥棱镜；紧定螺钉拧入基座外壁的螺纹孔中，顶紧夹具，防止夹具产生径向转动。本发明充分利用角锥棱镜的三条互相垂直的棱边，采用点、线、面三种接触方式，实现精确固定角锥棱镜，结构简单、安装方便、可拆卸。

Description

角锥棱镜固定装置及固定方法

技术领域

本发明涉及一种光学元件的安装、调整装置，特别涉及一种带有夹具、用于角锥棱镜的固定装置。

背景技术

角锥棱镜也称为回归反射器，是一种依据临界角原理制造的内部全反射棱镜，它不受入射角度大小的影响，把入射光按原方向平行反射回去。由于角锥棱镜的形状不是规则的圆柱体或长方体，且其为玻璃制品，脆性大，易碎裂，所以，难以采用机械装置安装和固定。

美国EDMUND OPTICS公司在2004年公布的光学元件产品样本，提出了一种角锥棱镜的安装方法及装置(该产品说明书也可以通过如下网址检索得到：http://www.edmundoptics.com/onlinecatalog/displayproduct.cfm？productID＝2056&srtdescription＝D#Products。参考图1，该产品采用室温硫化胶粘接角锥棱镜的三个互相垂直反射工作面，将角锥棱镜沿铝制套筒内壁推入套筒内部，粘接胶受压固化后，使角锥棱镜和套筒形成一个整体(附该产品的说明书原文：Ourmounted corner cubes provide a convenient and durable solution to this otherwisedifficultproblem.Mounted in an aluminum body and held in place with RTV pottingcement，our mounted cornercubes are easily integrated via two 1/4-20tapped holes.In addition，each prism has silvered reflecting surfaces to decrease polarizationeffects and increase field of view.)。采用这种粘接胶固定方法，角锥棱镜不可拆卸，不可重复使用；该方法利用角锥棱镜的短圆柱部分和套筒内壁配合安装，所以，采用这种方法固定图2所示的四面体状角锥棱镜，不能保证安装精度，引入误差。

参考图3和图4，日本SIGMA KOKI公司生产角锥棱镜支架用于固定角锥棱镜，它将角锥棱镜的短圆柱部分嵌入到支架的镜架浅凹槽中，并采用材质为黑电木、端部为楔形的2mm厚夹爪从3个方向按压角锥棱镜的反射工作面，进行固定。由于该支架和角锥棱镜在轴向方向上接触距离短，而安装精度依靠角锥棱镜的短圆柱部分和镜架浅凹槽的配合精度，因而，不易紧固角锥棱镜，同时，也能以保证高的安装精度，这种角锥棱镜支架更不能固定图2所示的四面体状角锥棱镜。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种结构简单、易安装、可拆卸、安装精度高的角锥棱镜固定装置及固定方法。

为了解决上述技术问题，本发明可以采用以下技术方案来实现：

角锥棱镜的固定装置包括夹具、基座和锁紧螺母。所述夹具内部包含中空孔，所述中空孔的外接圆直径小于角锥棱镜的底面外接圆直径，用于安放角锥棱镜；所述基座内部含有中空孔，用于放置角锥棱镜和所述夹具，在所述中空孔的一端包含有内螺纹；所述锁紧螺母的内孔直径略小于角锥棱镜底面外接圆直径，所述锁紧螺母的外螺纹与所述基座的内螺纹相配合，在轴向方向上顶紧角锥棱镜；所述基座的外壁包含有沿基座径向方向均匀分布的三个螺纹孔，用于旋入紧定螺钉，顶紧所述夹具，防止所述夹具产生径向转动；所述基座中空孔总长度与装配好的所述角锥棱镜和所述夹具长度之差，小于所述基座的内螺纹的长度。

所述夹具与角锥棱镜可以采用点接触方式固定角锥棱镜，采用这种方法，所述夹具的内部中空孔呈六棱柱体形状，中空孔横截面为正六边形，所述中空孔开口端面处的横截面外接圆和角锥棱镜在所述中空孔开口端面处三个接触点构成的外接圆重合。只在夹具一侧开中空孔，可以固定一个角锥棱镜；将夹具内部的中空孔改为贯通整个夹具的通孔，同时在基座底部开一内径略小于角锥棱镜底面直径的通孔，以点接触方式可以同时固定2个角锥棱镜。

所述夹具与角锥棱镜也可以采用线接触方式固定角锥棱镜，采用这种方法，所述夹具的内部中空孔呈六棱锥体形状，包含六条棱线，中空孔横截面为正六边形，两两相隔的所述棱线互相垂直。只在夹具一侧开中空孔，可以固定一个角锥棱镜；将夹具内部的六棱锥体孔沿轴向方向对称地分布于夹具两侧，同时在基座的底部开一内径略小于角锥棱镜底面直径的通孔，以线接触方式可以同时固定2个角锥棱镜。

所述夹具与角锥棱镜还可以采用局部小面积接触方式固定角锥棱镜，采用这种方法，所述夹具的内部中空孔中间部分呈三棱锥体形状，该三棱锥体所在的三个棱面两两互相垂直，并和角锥棱镜的三个反射工作面相重合；该三棱锥体的三条棱边两两互相垂直；分别平行于该三棱锥体所在的三个棱面去除部分结构，只在该三棱椎体的每条棱线处留有一小部分结构，形成锯齿状，每个锯齿的夹角都为90°。只在夹具一侧开中空孔，可以固定一个角锥棱镜；将中空孔沿轴向方向对称地分布于夹具两侧，同时在基座底部开一内径略小于角锥棱镜底面直径的通孔，以局部小面积接触方式可以同时固定2个角锥棱镜。

实现角锥棱镜的固定方法，包括如下步骤：

(1)首先将角锥棱镜放于夹具内部的中空孔中；

(2)将装配好的角锥棱镜和所述夹具整体放入基座中，再将一个胶圈置于角锥棱镜底部；

(3)将锁紧螺母旋入基座中，并紧固，使基座中的角锥棱镜和所述夹具不产生轴向窜动；

(4)将三个紧定螺钉旋入基座外壁的沿径向均匀分布的三个螺纹孔中，并沉头，顶紧夹具。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明利用角锥棱镜的三个棱边，采用点、线、面三种接触方式，利用夹具中空孔的开口端面顶点或棱线或锯齿端面，将角锥棱镜和夹具装夹在一起，由于夹具只和角锥棱镜棱边以点接触或线接触或局部小面积接触，所以，这种固定装置不会损伤角锥棱镜的三个互相垂直反射工作面及其镀膜层，本发明充分利用角锥棱镜的三条互相垂直的棱边，实现精确固定角锥棱镜，同时有效地保护角锥棱镜的工作平面，无胶粘，使角锥棱镜清洁工作。

2、本固定装置结构简单、安装方便，并可拆卸、重复使用。本固定装置包括锁紧螺母、胶圈、夹具、基座和紧定螺钉，组成零部件少。角锥棱镜安放于夹具中，二者装配好之后，放置于基座中，基座和锁紧螺母通过内外螺纹配合，从轴向方向上，锁紧角锥棱镜；同时，通过拧紧基座外壁上沿径向方向均匀分布的三个紧定螺钉，顶紧夹具，可以防止角锥棱镜产生径向旋转，最终，角锥棱镜在三维空间受到约束，得以完全固定。

3、可固定不同结构形式的角锥棱镜。不仅可以固定圆柱状角锥棱镜，也可以固定正四面体状角锥棱镜，这是现有技术所不具备的优势。

4、安装精度高。角锥棱镜与夹具、夹具与基座、基座与锁紧螺母两两互相配合，保证了安装精度，不会引入人为的安装误差。

附图说明

下面结合附图，对本发明作进一步详细描述。

图1是美国EDMUND OPTICS公司生产的角锥棱镜固定装置剖视图，图中：101-室温硫化胶，102-铝制套筒，103-角锥棱镜。

图2是四面体状角锥棱镜结构示意图。

图3(a)、图3(b)和图3(c)分别是日本SIGMA KOKI公司生产的角锥棱镜支架前视图、侧视图和后视图，图中：301-夹爪，302-镜架，303-凹槽。

图4(a)和图4(b)分别是日本SIGMA KOKI公司生产的角锥棱镜与支架装配图的前视图和后视图，图中：401-角锥棱镜。

图5是采用点接触方式，安装一个角锥棱镜的固定装置装配立体图。图中：501-锁紧螺母，502-胶圈，503-角锥棱镜，504-夹具，505-基座，506-紧定螺钉。

图6是图5中所示夹具的立体结构图，图中：601-中空孔，602-通孔，603-夹具底部。

图7(a)是图5中所示夹具和角锥棱镜的装配立体图，图7(b)是图5中所示夹具和角锥棱镜装配后在端面接触处的横截断面剖视图，图中：701-夹具504的中空孔顶点，702-角锥棱镜棱边，703-夹具中空孔的外接圆。

图8是图5中所示基座的立体结构图，图中：801-内螺纹，802-螺纹孔，803-基座底部，804-螺纹孔。

图9(a)是采用点接触方式，安装两个角锥棱镜的固定装置装配立体图，图9(b)是图9(a)中所示夹具的立体结构图，图9(c)是图9(a)中所示基座的立体结构图，图中：901-锁紧螺母，902-胶圈，903-角锥棱镜，904-夹具，905-基座，906-紧定螺钉，907-中空孔，908-内螺纹，909-螺纹孔，910-通孔，911-螺纹孔。

图10是采用线接触方式，安装一个角锥棱镜的固定装置装配立体图，图中：1001-锁紧螺母，1002-胶圈，1003-角锥棱镜，1004-夹具，1005-基座，1006-紧定螺钉。

图11是图10中所示夹具的立体结构图，图中：1101-中空孔，1102-通孔，1103-棱线。

图12(a)是采用线接触方式，安装两个角锥棱镜的固定装置装配立体图，12(b)是12(a)中所示夹具的剖面图，12(c)是12(a)中所示基座的立体结构图。图中：1201-锁紧螺母，1202-胶圈，1203-角锥棱镜，1204-夹具，1205-基座，1206-紧定螺钉，1207-中空孔，1208-中空孔，1209-通孔，1210-棱线，1211-螺纹孔，1212-内螺纹，1213-螺纹孔，1214-通孔。

图13是采用局部小面积接触方式，安装一个角锥棱镜的固定装置装配立体图，图中：1301-锁紧螺母，1302-胶圈，1303-角锥棱镜，1304-夹具，1305-基座，1306-紧定螺钉。

图14(a)是图13中所示夹具的立体结构图，图14(b)是图13中所示夹具和角锥棱镜装配后的横截断面剖视图，图中：1401-中空孔，1402-通孔，1403-三棱锥棱线。

图15(a)是采用局部小面积接触方式，安装两个角锥棱镜的固定装置装配立体图，图15(b)是图15(a)中所示夹具的立体剖视图，图15(c)是图15(a)中所示基座的立体结构图，图中：1501-锁紧螺母，1502-胶圈，1503-角锥棱镜，1504-夹具，1505-基座，1506-紧定螺钉，1507-中空孔，1508-中空孔，1509-内螺纹，1510-通孔，1511-螺纹孔。

具体实施方式

第1实施例：

参考图5，角锥棱镜的固定装置包括锁紧螺母501、胶圈502、夹具504、基座505和紧定螺钉506。按照从里至外的位置关系，夹具504、角锥棱镜503、胶圈502、锁紧螺母501依次位于基座505内部。

参考图6，夹具504内部中心处有一中空孔601，该孔呈六棱柱状，其横截面为正六边形，所述中空孔的外接圆直径小于角锥棱镜503底面直径；在夹具504的底部603中心处开有一通孔602。结合图7，夹具504利用中空孔的端面顶点701和角锥棱镜棱边702以点接触方式装夹在一起，通孔602用于容纳所述角锥棱镜的尖部，角锥棱镜503放入夹具504中，角锥棱镜503有一部分留在夹具504外面。

图7(b)表示的是装配好的夹具504和角锥棱镜503在开口端面接触处的的横截断面剖视图，所述夹具504的中空孔在开口端面处的横截面外接圆和角锥棱镜在夹具504中空孔开口端面处的三个接触点构成的外接圆重合。由于中空孔601为正六棱柱形状，因而，角锥棱镜503的三个互相垂直反射工作面不和夹具504接触，只有角锥棱镜棱边702和夹具504端面顶点701接触，所以，这种夹具不会损伤角锥棱镜503的三个互相垂直反射面及其镀膜层。

角锥棱镜503与夹具504装配好后，所述角锥棱镜和所述夹具放置于基座505中。胶圈502位于角锥棱镜底部，以避免铝制锁紧螺母501和角锥棱镜503直接接触，防止锁紧螺母501拧紧力过大，损坏角锥棱镜503；所述胶圈的外径和基座505的内径相等，所述胶圈的内孔直径略小于所述角锥棱镜底面直径，锁紧螺母501的内孔直径也略小于所述角锥棱镜底面直径，使所述角锥棱镜获得大的光通量。

如图8所示，基座505内部是中空的，基座底部803是封闭的，以防止外部杂散光进入角锥棱镜503，基座505的开口端有内螺纹801，所述内螺纹和锁紧螺母501的外螺纹相配合；基座505的内径等于夹具504的外径，二者相互配合；基座505内孔总长度与装配好的角锥棱镜503和夹具504长度之差，应小于内螺纹801的长度，这可以保证锁紧螺母501完全锁紧角锥棱镜503。

夹具504、角锥棱镜503、胶圈502依次放置于基座505中，用锁紧螺母501拧紧。为防止夹具504产生径向转动，用3个紧定螺钉506拧入沿基座径向方向均匀分布的3个螺纹孔802中，并沉头，顶紧夹具504。由于紧定螺钉506限制了夹具504的径向旋转；同时，锁紧螺母501产生轴向锁紧力，所以，角锥棱镜503在三维空间受到约束，所述角锥棱镜完全固定。

综上，由于固定装置中的各零件的制作尺寸公差小，零部件之间配合安装，所以，保证了角锥棱镜的安装精度，不会引入人为的装配误差。

另外，对于图2所示的四面体状角锥棱镜，只要夹具504的中空孔的外接圆直径小于该角锥棱镜的底面外接圆直径，锁紧螺母501的内孔直径略小于该角锥棱镜底面外接圆直径，采用上述固定装置也适用于精确固定该四面体状角锥棱镜。

如上本发明角锥棱镜固定装置的实施例的固定方法，包括如下步骤：

(1)首先将角锥棱镜503放于夹具504内部的中空孔601中，使角锥棱镜503的三个棱边702分别和夹具504的三个中空孔顶点701接触；

(2)将角锥棱镜503和夹具504整体放入基座505的中空孔中，夹具504的底部603和基座底部803接触，再将胶圈502置于角锥棱镜503底部；

(3)将锁紧螺母501旋入基座505中，并紧固，使基座505中的角锥棱镜503和夹具504不产生轴向窜动；

(4)将紧定螺钉506旋入基座505的螺纹孔802中，并沉头，顶紧夹具，以避免夹具504产生径向转动。

最后，整个固定装置装配完毕，利用基座505的螺纹孔804，配合端部带有外螺纹的固定立柱组合使用；或者配合内径等于基座505外径的镜架组合使用。

第2实施例：

如图9(a)所示，在第1实施例的基础上，将夹具504内部的中空孔改为贯通整个夹具的通孔，同时在基座505的底部开一通孔，其他零件同第1实施例，可以同时固定2个角锥棱镜。

如图9(a)所示，角锥棱镜固定装置包括锁紧螺母901、胶圈902、夹具904、基座905和紧定螺钉906。按照从里至外的位置关系，胶圈902、角锥棱镜903、夹具904、角锥棱镜903、胶圈902、锁紧螺母901依次位于基座905内部。

参考图9(b)，夹具904内部中心处为一通孔907，该通孔呈六棱柱状，其横截面呈正六边形，所述通孔的外接圆直径小于角锥棱镜903底面直径；结合图9(a)，利用夹具904两侧的开口端面顶点和两个角锥棱镜棱边，夹具904和两个角锥棱镜903以点接触方式装夹在一起。两个角锥棱镜903从两侧放入夹具904中，两个角锥棱镜903都有一部分留在夹具904外面。两个角锥棱镜903与夹具904装配好后，所述角锥棱镜和所述夹具放置于基座905中。两个胶圈902分别位于两个角锥棱镜底部，用于避免铝制锁紧螺母901与基座905的内底部和角锥棱镜903直接接触，防止锁紧螺母901拧紧力过大，损坏角锥棱镜903；所述胶圈的外径和基座905的内径相等，所述胶圈的内径略小于所述角锥棱镜底面直径，锁紧螺母901的内孔直径也略小于所述角锥棱镜底面直径。

如图9(c)所示，基座905内部是中空的，基座底部开有一通孔910，所述通孔的内径略小于角锥棱镜903底面直径，以使角锥棱镜获得大的光通量。基座905的内径等于夹具904的外径，二者相互配合。基座905的端部有内螺纹908，所述内螺纹和锁紧螺母901的外螺纹相配合；基座905的通孔总长度与装配好的两个角锥棱镜903和夹具904长度之差，应小于内螺纹908的长度，这可以保证锁紧螺母901完全锁紧两个角锥棱镜903。

两个胶圈902、两个角锥棱镜903、夹具904依次放置于基座905中，用锁紧螺母901拧紧，为防止夹具904产生径向转动，用3个紧定螺钉906拧入3个螺纹孔911中，顶紧夹具904。由于紧定螺钉906限制了夹具904的径向旋转，同时，锁紧螺母901产生轴向锁紧力，所以，两个角锥棱镜903在三维空间受到约束，两个角锥棱镜完全固定。

如上本发明角锥棱镜固定装置的实施例的固定方法，包括如下步骤：

(1)首先将一个胶圈902置于基座底部；

(2)将两个角锥棱镜903从夹具904两侧对称地放于夹具904内部的中空孔907中，使两个角锥棱镜903的三个棱边分别和位于夹具904两侧的三个中空孔端面顶点接触；

(3)将两个角锥棱镜903和夹具904整体放入基座905的中空孔中，将胶圈902置于外侧的角锥棱镜903底部；

(3)将锁紧螺母901旋入基座905中，并紧固，使基座905中的两个角锥棱镜903和夹具904不产生轴向窜动；

(4)将紧定螺钉906旋入基座905的螺纹孔911中，并沉头，顶紧夹具，以避免夹具904产生径向转动。

最后，整个固定装置装配完毕，利用基座905的螺纹孔909，配合固定立柱组合使用；或者配合内径等于基座905外径的镜架组合使用。

第3实施例：

在第1实施例的基础上，将夹具504的六棱柱中空孔改为六棱锥体中空孔，其他零件同第1实施例，可以得到本实施例，它采用夹具和角锥棱镜棱边以线接触方式固定角锥棱镜。

参考图10，角锥棱镜固定装置包括锁紧螺母1001、胶圈1002、夹具1004、基座1005和螺钉1006。按照从里至外的位置关系，夹具1004、角锥棱镜1003、胶圈1002、锁紧螺母1001依次位于基座1005内部。

参考图11，夹具1004内部中心处有一中空孔1101，是一个六棱锥体孔，包含六条棱线1103，两两相隔的所述棱线互相垂直，所述中空孔的横截面呈正六边形，所述中空孔在开口端面处的外接圆直径小于角锥棱镜1003底面直径；在夹具1004的底部中心处开有一通孔1102，用于容纳所述角锥棱镜的尖部。将角锥棱镜1003放入夹具1004后，所述角锥棱镜有一部分留在所述夹具外面。将角锥棱镜放于夹具的锥体中空孔1101内，使角锥棱镜1003的棱边相切于夹具1004内的棱线1103，角锥棱镜1003的三条棱边可以和夹具1004内的任意三条互相两两间隔的棱线接触。由于中空孔1101为六棱锥体孔，因而，角锥棱镜1003的三个互相垂直反射工作面不和夹具1004接触，只有角锥棱镜棱边和夹具1004的棱线1103接触，所以，这种夹具不会损伤角锥棱镜1003的三个互相垂直反射工作面及其镀膜层。

当然，为保证线接触方式固定角锥棱镜1003，具备三条互相垂直棱线的中空孔，就可实现夹具1004内部的锥体孔和角锥棱镜三条棱边的线接触，因而，只要内部中空孔含有三条互相垂直棱线的夹具，也属于本发明的保护范围。

本实施例角锥棱镜的固定方法同实施例1所述。

第4实施例：

如图12(a)所示，在第3实施例的基础上，将夹具1004内部的六棱锥体孔沿轴向方向对称地分布于夹具两侧，同时将基座1005的底部开一通孔，其他零件同第3实施例，可以得到本实施例，它采用夹具和角锥棱镜棱边以线接触方式可以同时固定2个角锥棱镜。

如图12(a)所示，角锥棱镜固定装置包括锁紧螺母1201、胶圈1202、夹具1204、基座1205和紧定螺钉1206。按照从里至外的位置关系，胶圈1202、角锥棱镜1203、夹具1204、角锥棱镜1203、胶圈1202、锁紧螺母1201依次位于基座1205内部。

参考图12(b)，中空孔1207和1208对称地位于夹具1204内部，分别用来容纳两个角锥棱镜。中空孔1207和1208都呈六棱锥体形状，各包含六条棱线，两两相隔的棱线互相垂直，中空孔1207和1208在端面处的横截面呈正六边形，所述中空孔在各自开口端面处的外接圆直径分别小于角锥棱镜1203底面直径；中空孔1207和1208直接经通孔1209相连接，用于容纳两个角锥棱镜的尖部。将角锥棱镜放置于夹具1204的中空孔1207和1208内，使角锥棱镜的棱边相切于夹具1204内的棱线1210，两个角锥棱镜1203的棱边分别可以和夹具1204内的任意三条互相两两间隔的棱线接触。由于中空孔1207和1208为六棱锥体孔，因而，所述两个角锥棱镜的三个互相垂直反射面不和夹具1204接触，只有角锥棱镜棱边和夹具1204棱线线接触，所以，这种夹具不会损伤角锥棱镜1203的三个互相垂直的反射面工作面及其镀膜层。

两个角锥棱镜1203从两侧放入夹具1204中，两个角锥棱镜1203都有一部分留在夹具1204外面，两个角锥棱镜1203与夹具1204装配好后，所述角锥棱镜和所述夹具放置于基座1205中。两个胶圈1202分别位于两个角锥棱镜底部，用于避免铝制锁紧螺母1201与基座1205内底部和角锥棱镜1203直接接触，防止锁紧螺母1201拧紧力过大，损坏角锥棱镜1203；所述胶圈的外径和基座1205的内孔直径相等，所述胶圈的内径略小于所述角锥棱镜底面直径。

如图12(c)所示，基座1205内部是中空的，基座底部有一通孔1214，所述通孔的内径略小于角锥棱镜1203底面直径，以使角锥棱镜获得大的光通量。基座1205的内径等于夹具1204的外径，二者相互配合。基座1205的一端开有内螺纹1212，所述内螺纹和锁紧螺母1201的外螺纹相配合；基座1205内孔总长度与装配好的两个角锥棱镜1203和夹具1204长度之差，应小于内螺纹1212的长度，这可以保证锁紧螺母1201完全锁紧两个角锥棱镜1203。

两个胶圈1202、两个角锥棱镜1203、夹具1204依次放置于基座1205内部后，用锁紧螺母1201拧紧，为防止夹具1204产生径向转动，用3个紧定螺钉1206拧入3个螺纹孔1211中，顶紧夹具1204。由于紧定螺钉1206限制了夹具1204的径向旋转，同时，锁紧螺母1201产生轴向锁紧力，所以，两个角锥棱镜1203在三维空间受到约束，所述角锥棱镜完全固定。

本实施例角锥棱镜的固定方法同实施例2所述。

第5实施例：

在第1实施例的基础上，将夹具504的六棱柱中空孔改为三棱锥体中空孔，并平行于三棱锥体所在的三个棱面去除部分结构，其他零件同第1实施例，可以得到本实施例，它采用夹具和角锥棱镜棱边以局部小面积接触方式固定角锥棱镜。

参考图13，角锥棱镜的固定装置包括锁紧螺母1301、胶圈1302、角锥棱镜1303、夹具1304、基座1305和紧定螺钉1306。按照从里至外的位置关系，夹具1304、角锥棱镜1303、胶圈1302、锁紧螺母1301依次位于基座1305内部。

参考图14(a)，夹具1304内部中心处有一中空孔1401，结合图14(b)，中空孔1401中间部分呈三棱锥体形状，该三棱锥体所在的三个棱面两两互相垂直，并和角锥棱镜1303的三个反射工作面相重合，且该三棱锥体的三条棱线1403两两互相垂直。为避免角锥棱镜1303和夹具1304完全接触，分别平行于该三棱锥体所在的三个棱面去除部分结构，只在所述三棱椎体的每条棱线处留有一小部分结构，形成锯齿状，每个锯齿的夹角都为90°，因此，夹具1304和角锥棱镜1303大部分不接触，不会损伤角锥棱镜1303的三个互相垂直反射工作面及其镀膜层。

所述中空孔1401在开口端面处的外接圆直径小于角锥棱镜1303底面直径；在夹具1304的底部中心处开有一通孔1402，用于容纳所述角锥棱镜的尖部。将角锥棱镜1303放入夹具1304的中空孔1401内，使角锥棱镜1303的棱边相切于夹具1304内的棱线1403，所述角锥棱镜有一部分留在所述夹具外面。

本实施例角锥棱镜的固定方法同实施例1所述。

第6实施例：

如图15(a)所示，在第5实施例的基础上，将夹具1304内部的中空孔沿轴向方向对称地分布于夹具两侧，同时在基座1305的底部开一通孔，其他零件同第5实施例，可以得到本实施例，它采用夹具和角锥棱镜棱边以局部小面积接触方式可以同时固定2个角锥棱镜。

如图15(a)所示，角锥棱镜固定装置包括锁紧螺母1501、胶圈1502、夹具1504、基座1505和紧定螺钉1506。按照从里至外的位置关系，胶圈1502、角锥棱镜1503、夹具1504、角锥棱镜1503、胶圈1502、锁紧螺母1501依次位于基座1505内部。

参考图15(b)，中空孔1507和1508对称地位于夹具1504内部，分别用来容纳两个角锥棱镜1503。中空孔1507和1508在端面处的横截面呈正六边形，所述中空孔在各自开口端面处的外接圆直径分别小于角锥棱镜1503底面直径；两个角锥棱镜1503从两侧放入夹具1504中，装配好后，两个角锥棱镜1503和夹具1504放置于基座905中。两个胶圈1502分别位于两个角锥棱镜底部，用于避免铝制锁紧螺母1501与基座1505内底部和角锥棱镜1503直接接触，防止锁紧螺母1501拧紧力过大，损坏角锥棱镜1503；所述胶圈的外径和基座1505的内径相等，所述胶圈的内径略小于所述角锥棱镜底面直径。

如图15(c)所示，基座1505内部是中空的，基座底部有一通孔1510，所述通孔的内径略小于角锥棱镜1503底面直径，以使角锥棱镜获得大的光通量。基座1505的内径等于夹具1504的外径，二者相互配合。基座1505的一端开有内螺纹1509，所述内螺纹和锁紧螺母1501的外螺纹相配合；基座905内孔总长度与装配好的两个角锥棱镜1503和夹具1504长度之差，应小于内螺纹1509的长度，这可以保证锁紧螺母1501完全锁紧两个角锥棱镜1503。

两个胶圈1502、两个角锥棱镜1503、夹具1504依次放置于基座1505内部后，用锁紧螺母1501拧紧，为防止夹具1504产生径向转动，用3个紧定螺钉1506拧入3个螺纹孔1511中，顶紧夹具1504。由于紧定螺钉1506限制了夹具1504的径向旋转，同时，锁紧螺母1501产生轴向锁紧力，所以，两个角锥棱镜1503在三维空间受到约束，所述角锥棱镜完全固定。

本实施例角锥棱镜的固定方法同实施例2所述。

对于本发明来说，在本固定装置的加工制作过程中，考虑公差，可以保证角锥棱镜的高安装精度。

对于本发明来说，选用硬铝材料制作夹具、基座和锁紧螺母是合适的，主要原因是硬铝质量轻且具备较高的机械强度，不易变形。

本发明所述的夹具和基座不局限于图5至图15所示实施方式的的结构。本发明的夹具和基座还可以具有其他结构变形，例如，夹具的内部中空孔的横截面可以是圆形、正三角形、正十二边形；夹具的轮廓可以是正方体、长方体，与夹具相配合的基座内孔也为对应的形状，基座的轮廓可以为圆柱体、长方体。只要采用了放入基座中的夹具，角锥棱镜棱边和夹具中空孔以点、线或面接触方式的固定装置均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种角锥棱镜固定装置，包括夹具、基座和锁紧螺母；所述夹具内部含有中空孔，用于安放角锥棱镜，所述夹具中空孔在开口端面处的外接圆直径小于角锥棱镜的底面外接圆直径；所述基座内部含有中空孔，用于放置角锥棱镜和所述夹具，在所述基座的一端含有内螺纹；所述锁紧螺母的内孔直径略小于角锥棱镜底面外接圆直径，所述锁紧螺母的外螺纹与所述基座的内螺纹相配合，用于顶紧角锥棱镜；所述基座中空孔总长度与装配好的所述角锥棱镜和所述夹具长度之差，小于所述基座的内螺纹的长度；其特征在于：所述夹具的内部中空孔呈六棱柱体形状，所述中空孔在开口端面处的外接圆和角锥棱镜在所述中空孔开口端面处的三个接触点构成的外接圆重合。

2.一种角锥棱镜固定装置，包括夹具、基座和锁紧螺母；所述夹具内部含有中空孔，用于安放角锥棱镜，所述夹具中空孔在开口端面处的外接圆直径小于角锥棱镜的底面外接圆直径；所述基座内部含有中空孔，用于放置角锥棱镜和所述夹具，在所述基座的一端含有内螺纹；所述锁紧螺母的内孔直径略小于角锥棱镜底面外接圆直径，所述锁紧螺母的外螺纹与所述基座的内螺纹相配合，用于顶紧角锥棱镜；所述基座中空孔总长度与装配好的所述角锥棱镜和所述夹具长度之差，小于所述基座的内螺纹的长度；其特征在于：所述夹具的内部中空孔呈六棱锥体形状，包含六条棱线，两两相隔的所述棱线互相垂直。

3.一种角锥棱镜固定装置，包括夹具、基座和锁紧螺母；所述夹具内部含有中空孔，用于安放角锥棱镜，所述夹具中空孔在开口端面处的外接圆直径小于角锥棱镜的底面外接圆直径；所述基座内部含有中空孔，用于放置角锥棱镜和所述夹具，在所述基座的一端含有内螺纹；所述锁紧螺母的内孔直径略小于角锥棱镜底面外接圆直径，所述锁紧螺母的外螺纹与所述基座的内螺纹相配合，用于顶紧角锥棱镜；所述基座中空孔总长度与装配好的所述角锥棱镜和所述夹具长度之差，小于所述基座的内螺纹的长度；其特征在于：所述夹具的内部中空孔中间部分呈三棱锥体形状，该三棱锥体所在的三个棱面两两互相垂直，并和角锥棱镜的三个反射工作面相重合；该三棱锥体的三条棱线两两互相垂直；分别平行于该三棱锥体所在的三个棱面去除所述夹具的部分结构，只在该三棱椎体的每条棱线处留有一小部分结构，形成锯齿状，每个锯齿的夹角都为90°。

4.根据权利要求1或2或3所述的角锥棱镜固定装置，其特征在于：所述基座的外壁包含有沿所述基座径向方向均匀分布的三个螺纹孔，用于旋入紧定螺钉，顶紧所述夹具，防止所述夹具产生径向转动。

5.一种实现权利要求1或2或3所述的角锥棱镜固定装置的固定方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)首先将角锥棱镜放于夹具内部的中空孔中；

(2)将装配好的角锥棱镜和所述夹具整体放入基座中，再将一个胶圈置于角锥棱镜底部；

(3)将锁紧螺母旋入基座中，并紧固，使基座中的角锥棱镜和所述夹具不产生轴向窜动；

(4)将三个紧定螺钉旋入所述基座外壁的沿径向均匀分布的三个螺纹孔中，并沉头，顶紧夹具。

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