CN108121047B - 一种反射棱镜装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反射棱镜装置及用于固定反射棱镜的方法，反射棱镜装置包括：棱镜本体，所述棱镜本体的两侧面均设有一凸台；棱镜固定座，包括棱镜背面固定平面和棱镜侧边固定组件，所述棱镜背面固定平面与棱镜本体背面粘贴固定，所述棱镜侧边固定组件设置在所述棱镜背面固定平面的两侧并用于将所述凸台固定在所述棱镜固定座上；其中所述棱镜侧边固定组件包括用于承载凸台的台阶和凸台压紧件，所述凸台压紧件用于将所述凸台压紧固定在所述台阶上。本发明的反射棱镜装置在重力方向由簧片的变形来吸收反射棱镜变形产生的力，在水平方向采用胶结来吸收反射棱镜膨胀或收缩时产生的应力，从而实现反射棱镜的无应力固定，有效控制了棱镜面型。

Description

一种反射棱镜装置

技术领域

本发明涉及光学仪器领域，尤其涉及一种反射棱镜装置。

背景技术

高精度光学镜头的设计与制造是一个十分复杂的过程，由于对光学系统成像质量要求越来越高，光学元件越来越多，光路也变得越来越复杂，而且要求光学元件有微米级的定位精度，同时还需要保持十纳米级的面型精度。

在折反光学系统中，由于光线偏转误差是反射面偏转的两倍，反射棱镜往往需要更高的定位精度和面型精度要求(十纳米级面型精度)，这就要求固定结构对反射棱镜的面型影响非常小，现有的高精度棱镜固定方式多是直接采用棱镜粘接到高精度机械面的方法，但当棱镜尺寸和重量较大(重量大于0.5kg)时，以这种方式固定的棱镜在冲击、振动、温度变化等作用下，反射棱镜面型将发生较大变化，甚至发生棱镜脱落的现象；若采用直接在工作面夹持的方法往往只能得到亚微米级，甚至微米级的面型精度。

因此，需要一种能够满足大尺寸反射棱镜的无应力固定要求的反射棱镜装置。

需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种棱镜装置及用于固定棱镜的方法，能够减少重力对棱镜本体产生的应力，从而提高棱镜本体稳定性。

为了达到上述目的，在本申请的一个方面，提供一种反射棱镜装置，包括：

棱镜本体，所述棱镜本体的两侧面均设有一凸台；

棱镜固定座，包括棱镜背面固定平面和棱镜侧边固定组件，所述棱镜背面固定平面与棱镜本体背面粘贴固定，所述棱镜侧边固定组件设置在所述棱镜背面固定平面的两侧并用于将所述凸台固定在所述棱镜固定座上；

其中所述棱镜侧边固定组件包括用于承载凸台的台阶和凸台压紧件，所述凸台压紧件用于将所述凸台压紧固定在所述台阶上。

在一些实施例中，所述凸台的形状为长条形。

在一些实施例中，所述用于承载凸台的台阶的形状与所述凸台相匹配。

在一些实施例中，所述棱镜背面固定平面设置有硬点平面，通过所述硬点平面与所述棱镜本体背面接触定位。

在一些实施例中，所述棱镜本体背面通过点胶固定的方式固定至所述棱镜背面固定平面。

在一些实施例中，所述硬点平面的数量为三个。

在一些实施例中，所述台阶还设置有硬点和弹簧安装孔，所述弹簧安装孔内安装有弹簧，以通过所述硬点和弹簧来支撑所述凸台。

在一些实施例中，所述棱镜固定座一侧的台阶上设置有两个硬点和一个弹簧安装孔，而另一侧的台阶上设置有一个硬点和两个弹簧安装孔。

在一些实施例中，所述棱镜固定座一侧的台阶上设置的一个弹簧安装孔设于两个硬点之间，而另一侧的台阶上设置的一个硬点设于两个弹簧安装孔之间。

在一些实施例中，所述凸台压紧件压设于所述硬点的正上方。在一些实施例中，所述凸台压紧件设有两个，分别压紧棱镜本体两侧的凸台。

在一些实施例中，所述簧片压紧结构包括三个弹片，分别压在所述棱镜固定座硬点的正上方。

在一些实施例中，所述凸台压紧件设有三个，其中两个压设于一侧台阶上的两个硬点的正上方。

在一些实施例中，所述凸台压紧件为簧片压紧结构。

本发明的有益效果是：本发明提出的反射棱镜装置及用于固定棱镜的方法，通过反射棱镜(或棱镜本体)两端的条形凸台将支撑应力从反射棱镜工作面转移到凸台上，通过凸台底部与棱镜固定座之间的硬点和弹簧支撑来减小凸台支撑变形；并且，本发明的反射棱镜装置的固定点集中在棱镜本体的凸台和棱镜本体背面，当反射棱镜膨胀或收缩时，重力方向由簧片(或弹片)的变形来吸收反射棱镜变形产生的力，水平方向采用胶结来吸收反射棱镜膨胀或收缩时产生的应力，从而实现反射棱镜的无应力固定，有效控制了棱镜面型，且点胶、平面支撑、簧片预紧等极具工程性。

附图说明

通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式，本发明所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

图1为根据本发明实施例的反射棱镜装置的示意图；

图2为根据本发明实施例的反射棱镜的示意图；

图3为根据本发明实施例的棱镜固定座的示意图；

图4为根据本发明实施例的反射棱镜装置的凸台压紧件的放大视图；

图5为根据本发明另一实施例的反射棱镜装置的示意图；

图6a和6b为使用根据本发明实施例的用于固定反射棱镜的方法安装时，反射棱镜在重力作用下的面型仿真数据的截图。

应当了解，说明书附图并不一定按比例地显示本发明的具体结构，并且在说明书附图中用于说明本发明某些原理的图示性特征也会采取略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在说明书附图的多幅附图中，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面，结合附图对本发明的具体实施例进行描述。请参阅图1-6所示，本发明提供一种反射棱镜装置。

图1和图2分别为根据本发明实施例的反射棱镜装置以及反射棱镜的示意图，所述反射棱镜装置包括反射棱镜1(也可称为″棱镜本体″)和棱镜固定座，其中所述棱镜本体1的两侧面均设有一凸台5；所述棱镜固定座包括棱镜背面固定平面2和棱镜侧边固定组件3，所述棱镜背面固定平面2与棱镜本体背面6粘贴固定，所述棱镜侧边固定组件3设置在所述棱镜背面固定平面2的两侧并用于将所述凸台5固定在所述棱镜固定座上，从而通过棱镜本体两端的凸台5将支撑应力从反射棱镜工作面转移到凸台上。

进一步，所述棱镜侧边固定组件3包括用于承载凸台5的台阶3a和凸台压紧件4，所述凸台压紧件4用于将所述凸台5压紧固定在所述台阶3a上，在一些实施例中，所述凸台压紧件4设有两个，分别压紧棱镜本体1两侧的凸台5。

如图2所示，凸台5的形状通常为长条形，并且所述用于承载凸台的台阶6的形状与所述凸台5相匹配，在其他实施例中，凸台5还可以是任何合适的形状。在一些实施例中，所述凸台5垂直于所述棱镜本体背面6。

图3为根据本发明实施例的棱镜固定座的示意图，如图所示，所述棱镜背面固定平面2上设置有硬点平面9，所述硬点平面9上设置有注胶孔10，在水平方向，通过所述硬点平面9与所述棱镜本体背面6接触定位，并通过注胶孔10点胶将棱镜本体背面6与所述棱镜背面固定平面2固定。进一步，所述台阶3a设置有硬点7和弹簧安装孔8，所述弹簧安装孔8内安装有弹簧，在重力方向(由箭头G表示)，通过所述硬点7和弹簧来支撑棱镜本体的凸台5，减小了台阶的支撑变形。

在一些实施例中，所述棱镜背面固定平面2上设置有三个硬点平面9，每个硬点平面9上设置有两个注胶孔10，但本发明不限于此，可设置任何合适数量的硬点以及注胶孔。

在一些实施例中，所述棱镜固定座一侧的台阶上设置有两个硬点7和一个弹簧安装孔8，所述一个弹簧安装孔8设于两个硬点7之间，而另一侧的台阶上设置有一个硬点7和两个弹簧安装孔8，所述一个硬点7设于两个弹簧安装孔8之间，但本发明不限于此，可在棱镜背面固定平面两侧的台阶上设置任何合适数量的硬点和弹簧安装孔。

在一些实施例中，所述凸台压紧件4可以为簧片压紧结构。图4为根据本发明实施例的反射棱镜装置的凸台压紧件的放大视图。所述簧片压紧结构包括弹片4a，将弹片4a安装在棱镜固定座上以压紧棱镜本体的凸台5，并通过弹片注胶孔11点胶将弹片4a与棱镜本体的凸台5固定，从而通过弹片与棱镜本体的凸台点胶固定，增加了水平向上的稳定性。在本实施例中，所述弹片4a的数量为两个，以分别压紧棱镜本体两端的凸台。

具体而言，所述反射棱镜装置通过所述棱镜背面固定平面2上的三个硬点平面9定位棱镜本体背面6，并通过三个硬点平面9上的注胶孔10和弹片4a上的弹片注胶孔11点胶固定所述反射棱镜1，与现有反射棱镜固定结构相比，可固定较大重量的反射棱镜，并且可以吸收各向热膨胀，减少应力集中。

图5为根据本发明另一实施例的反射棱镜装置的示意图。图5的固定原理与图1-4相同，区别在于，所述凸台压紧件设有三个，其中两个压设于一侧台阶上的两个硬点的正上方，例如，如图5所示，反射棱镜装置中的弹片4a的数量为3个，弹片4a分别压在三个硬点7的正上方，这样可以在重力方向上使弹片的预紧力与反射棱镜1的支撑点处在一条直线上，消除了在水平方向上产生力矩，进一步减小反射棱镜台阶的变形，从而得到更优的工作面面型，可应用于面型要求更为严格的光学系统中。

所述反射棱镜装置的各部件可按如下顺序安装：首先将弹簧安装在弹簧安装孔8中；再将棱镜本体的凸台5安装在台阶3a的硬点7上；接着使棱镜本体背面6与所述棱镜背面固定平面2上的三个硬点平面9贴紧，通过注胶孔10点胶将棱镜本体背面6与棱镜背面固定平面固定；最后安装弹片4a，并通过弹片注胶孔11点胶将弹片4a与棱镜本体的凸台5固定，从而将反射棱镜固定到棱镜固定座上。

进一步，对所述反射棱镜装置的棱镜面型变化进行了试验仿真，图6a和6b为使用根据本发明实施例的用于固定反射棱镜的方法安装时，反射棱镜在重力作用下的面型仿真数据的截图。由仿真结果可以看出，反射棱镜有效使用区域内的面型PV值变化小于0.1Fr，效果较好，是一种可实现高面型精度的结构。

上述实施例是用于例示性说明本发明的原理及其功效，但是本发明并不限于上述实施方式。本领域的技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本发明的保护范围，应如本发明的权利要求书覆盖。

Claims (13)

1.一种反射棱镜装置，其特征在于，包括：

棱镜本体，所述棱镜本体的两侧面均设有一凸台；

棱镜固定座，包括棱镜背面固定平面和棱镜侧边固定组件，所述棱镜背面固定平面与棱镜本体背面粘贴固定，所述棱镜侧边固定组件设置在所述棱镜背面固定平面的两侧并用于将所述凸台固定在所述棱镜固定座上；

其中所述棱镜侧边固定组件包括用于承载凸台的台阶和凸台压紧件，所述凸台压紧件用于将所述凸台压紧固定在所述台阶上；所述凸台垂直于所述棱镜本体背面。

2.如权利要求1所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述凸台的形状为长条形。

3.如权利要求2所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述用于承载凸台的台阶的形状与所述凸台相匹配。

4.如权利要求1所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述棱镜背面固定平面设置有硬点平面，通过所述硬点平面与所述棱镜本体背面接触定位。

5.如权利要求4所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述棱镜本体背面通过点胶固定的方式固定至所述棱镜背面固定平面。

6.如权利要求4所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述硬点平面的数量为三个。

7.如权利要求1所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述台阶上设置有硬点和弹簧安装孔，所述弹簧安装孔内安装有弹簧，以通过所述硬点和弹簧来支撑所述凸台。

8.如权利要求7所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述棱镜固定座一侧的台阶上设置有两个硬点和一个弹簧安装孔，而另一侧的台阶上设置有一个硬点和两个弹簧安装孔。

9.如权利要求8所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述棱镜固定座一侧的台阶上设置的一个弹簧安装孔设于两个硬点之间，而另一侧的台阶上设置的一个硬点设于两个弹簧安装孔之间。

10.如权利要求8所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述凸台压紧件压设于所述硬点的正上方。

11.如权利要求10所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述凸台压紧件设有两个，分别压紧棱镜本体两侧的凸台。

12.如权利要求10所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述凸台压紧件设有三个，其中两个压设于一侧台阶上的两个硬点的正上方。

13.如权利要求1或10所述的反射棱镜装置，其特征在于，所述凸台压紧件为簧片压紧结构。