CN111458866A - 用于光学镜筒的棱镜导光机构及可视化光轴指示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光学镜筒的棱镜导光机构及可视化光轴指示系统，旨在解决现有技术中存在的指示激光不能够进行可靠地定位，即不能对其进行定量控制，由此导致实验的随机性较大，并且造成了实验效率低下，尤其是当指示激光需要在内部反射时，还会有挡光现象发生，严重影响实验效果的技术问题，本发明通过两个镜面相对且夹角为90°的反射光棱镜和入射光棱镜相互作用可将光学镜筒外部的指示激光导入光学镜筒内部的中心光轴处，再通过外部的指示激光标定光学镜筒的中心光轴，反射光棱镜和入射光棱镜由此实现中心光轴的可靠地定位，减小实验误差，进而减小实验的随机性，提高实验效率。

Description

用于光学镜筒的棱镜导光机构及可视化光轴指示系统

技术领域

本发明涉及光学镜筒，具体涉及一种用于光学镜筒的棱镜导光机构及可视化光轴指示系统。

背景技术

光学实验中，光路光轴对准及记录介质安置时，经常需要微调光源来实现对光及瞄准过程，在现有技术中，基本是利用外部指示激光来指示光轴，从而实现对光及瞄准的，但是现有的指示激光不能够进行可靠地定位，即不能对其进行定量控制，由此导致实验的随机性较大，并且造成了实验效率低等问题。更重要的是，当指示激光需要在内部反射时，还存有挡光的问题，严重影响实验效果。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的指示激光不能够进行可靠地定位，即不能对其进行定量控制，由此导致实验的随机性较大，并且造成了实验效率低下，尤其是当指示激光需要在内部反射时，还会有挡光现象发生，严重影响实验效果的技术问题，而提供一种用于光学镜筒的棱镜导光机构及可视化光轴指示系统。

为达到上述目的，本发明提供了一种用于光学镜筒的棱镜导光机构，其特殊之处在于：包括反射镜组安装座、棱镜安装架以及旋转电机；

所述反射镜组安装座上设有旋转轴；

所述棱镜安装架固定套装于旋转轴上；

所述棱镜安装架的两端分别设有两个镜面相对且夹角为90°的反射光棱镜和入射光棱镜；

所述反射光棱镜和入射光棱镜的镜面与旋转轴的轴线平行；

所述旋转电机安装于反射镜组安装座上，用于驱动旋转轴转动。

进一步地，还包括与旋转电机电连接的前限位开关和后限位开关；

所述前限位开关位于旋转轴顺时针旋转的极限位置处；

所述后限位开关位于旋转轴逆时针旋转的极限位置处；

所述前限位开关和后限位开关均安装于反射镜组安装座上；

所述棱镜安装架的侧面固定安装有定位吸板；

所述定位吸板与所述前限位开关和后限位开关均对应配合。

进一步地，还包括安装于反射镜组安装座上的常闭电磁铁和常开电磁铁；

所述常闭电磁铁和常开电磁铁均与定位吸板相配合。

进一步地，所述反射镜组安装座包括相互平行的第一平行板和第二平行板，以及设置于第一平行板和第二平行板一端的垂直板；

所述旋转轴设置于第一平行板和第二平行板之间；

所述旋转电机安装于第二平行板外侧。

进一步地，所述旋转电机通过电机安装架安装于第二平行板外侧；

所述电机安装架为U型结构，其开口端与第二平行板连接，使得该U型结构与第二平行板之间形成联轴器安装腔；

所述联轴器安装腔内设有联轴器，其一端与旋转轴连接，另一端与旋转电机的输出端连接。

进一步地，所述常闭电磁铁通过电磁铁安装座安装于所述垂直板上；所述后限位开关、前限位开关以及常开电磁铁均安装于第一平行板上；

所述常闭电磁铁靠近前限位开关设置，常开电磁铁靠近后限位开关设置；

所述定位吸板为矩形结构，定位吸板与前限位开关配合时，还与常闭电磁铁吸合，定位吸板与后限位开关配合时，还与常开电磁铁吸合。

进一步地，所述棱镜安装架包括相互平行的第一棱镜安装板和第二棱镜安装板，以及与第一棱镜安装板和第二棱镜安装板一端均垂直连接第三棱镜安装板；

所述入射光棱镜通过棱镜压板安装于第一棱镜安装板与第三棱镜安装板之间；所述反射光棱镜通过棱镜压板安装于第二棱镜安装板与第三棱镜安装板之间；

所述旋转轴靠近入射光棱镜设置。

同时，本发明还提供了一种用于光学镜筒的可视化光轴指示系统，其特殊之处在于：包括沿轴向依次设置于光学镜筒外壁上的激光器、第一基板以及如上所述的用于光学镜筒的棱镜导光机构；

所述激光器出射指示激光；

所述第一基板上设有供指示激光穿过的入射光小孔；

位于第一基板和棱镜导光机构之间的光学镜筒筒壁上设有用于棱镜安装架切入或切出的通孔，光学镜筒后端内壁上设有第二基板；

所述第二基板上设有反射光小孔，反射光小孔与光学镜筒的中心光轴对应；

所述棱镜安装架的长度与光学镜筒的筒半径适配，使得棱镜安装架切入光学镜筒内时，所述反射光棱镜与反射光小孔对应，且入射光棱镜与入射光小孔对应。

进一步地，所述棱镜导光机构通过反射镜组安装座安装于光学镜筒的外壁上。

进一步地，所述激光器为点状激光器；

所述激光器通过激光器安装座设置于光学镜筒的外壁上。

本发明的有益效果是：

1.本发明的棱镜导光机构设有两个镜面相对且夹角为90°的反射光棱镜和入射光棱镜，反射光棱镜和入射光棱镜相互作用可将光学镜筒外部的指示激光导入光学镜筒内部的中心光轴处，再通过外部的指示激光标定光学镜筒的中心光轴，反射光棱镜和入射光棱镜由此实现中心光轴的可靠地定位，减小实验误差，进而减小实验的随机性，提高实验效率。

2.本发明的棱镜导光机构，将用于导光的棱镜组安装在于棱镜安装架，再通过棱镜安装架与反射镜组安装座铰接，并通过旋转电机驱动其转动，使其具有工作状态与撤离状态两种形式，工作状态即进行光轴指示时，通过旋转电机驱动棱镜安装架逆时针旋转实现光轴指示，而正常实验时，则通过旋转电机驱动棱镜安装架顺时针旋转，避免棱镜安装架挡光，此时即为撤离状态。两种状态既实现了有效指示，又避免了对正常实验影响。

3.本发明的棱镜导光机构在反射镜组安装座上设置了均与旋转电机电连接的前限位开关和后限位开关，前限位开关位于旋转轴顺时针旋转的极限位置处；后限位开关位于旋转轴逆时针旋转的极限位置处；由此控制旋转电机的旋转量，避免其带动棱镜安装架过度旋转。

4.本发明的棱镜导光机构中的反射镜组安装座上还设置了常闭电磁铁和常开电磁铁；又在棱镜安装架的侧面固定安装有定位吸板；定位吸板即可触动前限位开关和后限位开关，同时又可以与常闭电磁铁或常开电磁铁吸合；当棱镜导光机构处于撤离状态时，棱镜导光机构断电，此时常闭电磁铁具有磁性，并与定位吸板吸合，进而使棱镜安装架的不会绕旋转轴晃动；当棱镜导光机构处于工作状态时，棱镜导光机构通电，此时常闭电磁铁失去磁性，而常开电磁铁具有磁性，常开电磁铁与定位吸板吸合，避免其工作状态时绕旋转轴晃动；由此提高光轴指示精度。

5.本发明的可视化光轴指示系统由点状激光器发出的指示激光穿过入射光小孔，通过棱镜导光机构将指示激光导入光学镜筒的中心光轴处；调节点状激光器使指示激光穿过位于中心光轴上的反射光小孔，在接受屏上显示激光光斑，则此激光光轴可准确指示中心光轴，实现光学镜筒中心光轴的可视化，便于后续成像系统及光学元件的径向瞄准和摆放。特别是在特殊环境如强辐射或人工不便于操作的场合下，减少对操作人员的影响，实现了指示对光的自动化。

附图说明

图1是本发明一种用于光学镜筒的棱镜导光机构的立体结构示意图；

图2是本发明一种用于光学镜筒的棱镜导光机构的侧视图，且局部剖视；

图3是本发明一种用于光学镜筒的棱镜导光机构中的棱镜安装架撤离状态图(即棱镜安装架绕旋转轴顺时针旋转至极限位置时的状态图，此时定位吸板与常闭电磁铁吸合)；

图4是本发明一种用于光学镜筒的棱镜导光机构中的棱镜安装架工作状态图(即棱镜安装架绕旋转轴逆时针旋转至极限位置时的状态图，此时定位吸板与常开电磁铁吸合)；

图5是本发明一种用于光学镜筒的可视化光轴指示系统撤离状态图；

图6是本发明一种用于光学镜筒的可视化光轴指示系统工作状态图。

附图标记：

1-光学镜头，2-光学镜筒，3-反射光小孔，4-激光器安装座，5-激光器，6-入射光小孔，7-反射光棱镜，8-棱镜安装架，81-第一棱镜安装板，82-第二棱镜安装板，83-第三棱镜安装板，9-入射光棱镜，10-中心光轴，11-指示激光，12-棱镜压板，13-反射镜组安装座，131-第一平行板，132-第二平行板，133-垂直板，14-电机安装架，15-旋转电机，16-联轴器，17-前轴承，18-旋转轴，19-电磁铁安装座，20-常闭电磁铁，21-前限位开关，22-定位吸板，23-轴承端盖，24-后轴承，25-常开电磁铁，26-后限位开关。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的用于光学镜筒的棱镜导光机构及可视化光轴指示系统作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。

实施例1：

一种用于光学镜筒的棱镜导光机构，如图1所示，包括反射镜组安装座13、棱镜安装架8以及旋转电机15；

如图2所示，反射镜组安装座13包括相互平行的第一平行板131和第二平行板132，以及设置于第一平行板131和第二平行板132一端的垂直板133；第一平行板131和第二平行板132之间设有旋转轴18；旋转轴18通过后轴承24与第一平行板131可旋转连接，减小旋转的摩擦力，第一平行板131外侧设有与后轴承24配合的轴承端盖23；又通过前轴承17与第二平行板132可旋转连接；第二平行板132外侧设有电机安装架14；旋转电机15固定安装于电机安装架14上；电机安装架14为U型结构，其开口端与第二平行板132连接，使得该U型结构与第二平行板132之间形成两侧开口的联轴器安装腔；联轴器安装腔内设有联轴器16，其一端穿过第二平行板132与旋转轴18连接，另一端与穿过U型结构的旋转电机15输出端连接。旋转电机15可驱动旋转轴18旋转。

棱镜安装架8包括相互平行的第一棱镜安装板81和第二棱镜安装板82，以及与第一棱镜安装板81和第二棱镜安装板82一端均垂直连接第三棱镜安装板83；第一棱镜安装板81与第三棱镜安装板83之间设有入射光棱镜9；第二棱镜安装板82与第三棱镜安装板83之间设有反射光棱镜7；反射光棱镜7和入射光棱镜9均通过棱镜压板12固定，反射光棱镜7和入射光棱镜9的镜面相对且夹角为90°；棱镜安装架8靠近入射光棱镜9的一端固定套装于旋转轴18上，可随旋转轴18逆时针或顺时针旋转。需要说明的是，反射光棱镜7和入射光棱镜9的镜面与旋转轴18的轴线平行。

结合图3、图4所示，为了限制旋转电机15的旋转角度，本实施例在第一平行板上还设置了均与旋转电机15电连接的前限位开关21和后限位开关26；前限位开关21位于旋转轴18顺时针旋转的极限位置处；后限位开关26位于旋转轴18逆时针旋转的极限位置处；为了控制旋转电机15的旋转角度为90°，本实施例中的前限位开关21和后限位开关26位于同一平面内，同时在棱镜安装架8的侧面固定了用于触动前限位开关21或后限位开关26的定位吸板22；该定位吸板为矩形结构；本实施例中利用矩形结构相邻的两面分别对应与前限位开关21和后限位开关26配合；由此实现旋转角度为90°的定量控制，避免旋转电机15过载。通过控制旋转电机15，使棱镜安装座8旋转90°，即从水平位置旋转到竖直位置，完成指示后，再旋转回水平位置，撤离光路。

实际使用中，由于旋转电机15的输出轴手动即可转动，因此套装于旋转轴18上的棱镜安装架8则容易晃动，影响光轴指示的精度，因此，本实施例在第一平行板上设置了与定位吸板22相配合的常开电磁铁25，且常开电磁铁25与定位吸板22的配合面也位于前限位开关21和后限位开关26所在面，且常开电磁铁25靠近后限位开关26设置；由此，当定位吸板22触动后限位开关26时，此时整个机构处于工作状态，常开电磁铁25具有磁性，因此定位吸板22与常开电磁铁25吸合；定位吸板22与常开电磁铁25的吸合面与触动后限位开关26的面为同一面；定位吸板22与常开电磁铁25的吸合后，可避免棱镜安装架8带动棱镜组晃动，影响光轴指示精度。

本实施例还在垂直板上安装了与定位吸板22相配合的常闭电磁铁20；常闭电磁铁20靠近前限位开关21设置，常闭电磁铁20与定位吸板22的配合面与前限位开关21和后限位开关26所在面垂直；由此，当定位吸板22触动前限位开关21时，其另一个相邻面刚好与常闭电磁铁20相贴；此时整个机构处于撤离状态，已断电，则常闭电磁铁20具有磁性，因此整个机构处于撤离状态时，定位吸板22与常闭电磁铁20吸合，避免棱镜安装架8晃动，对正常实验产生影响。

定位吸板22的设置，即实现了双向限位，又避免了棱镜安装架8在工作状态或撤离状态时晃动，一举四得，非常巧妙。

实施例2：

一种用于光学镜筒的可视化光轴指示系统，结合图5、图6所示，可用来指示一种光学镜头1，光学镜头1上设有光学镜筒2，光学镜筒2后端内壁上设有第二基板；第二基板上设有反射光小孔3，反射光小孔3与光学镜筒2的中心光轴10对应；光学镜筒2的外壁上沿轴向依次设置有激光器5、第一基板以及如实施例1中的棱镜导光机构；其中激光器5为点状激光器，激光器5通过激光器安装座4设置于光学镜筒2的外壁上；位于第一基板和棱镜导光机构之间的光学镜筒2筒壁上设有用于棱镜安装架8切入或切出的通孔，棱镜导光机构通过反射镜组安装座13安装于光学镜筒2上。

可视化光轴指示系统有工作状态及撤离状态两种状态，撤离状态时，反射光棱镜7及棱镜安装座8处于镜头镜筒2外部；工作状态时与激光器5、入射光棱镜9以及反射光棱镜7三点呈直角分布，通过旋转电机带动棱镜安装架8旋转，反射光棱镜7及棱镜安装架8处于光学镜筒2内部，激光器5发出的指示激光11经入射光棱镜9与反射光棱镜7反射指向反射光小孔3，通过调节激光器安装座4，使指示激光11穿过反射光小孔3，从而指示光学镜头1的中心光轴10，便于后续光学元件的定位及安装。

本实施例的工作过程如下：

1.将激光器5、第一基板、棱镜导光机构、第二基板安装到指定位置。具体是棱镜安装架8、入射光棱镜9及反射光棱镜7处于目标光学镜筒2外部，常闭电磁铁20与定位吸板22吸合。

2.打开激光器5，使指示激光11穿过入射光小孔6。控制旋转电机15使棱镜安装架8逆时针90°到达指定位置，确认常开电磁铁25与定位吸板22吸合，确认后限位开关26触动。然后调节激光器5，使得指示激光11穿过反射光小孔3，可在反射光小孔3后显示清晰激光光斑。

3.完场光路指示后，棱镜安装架8需要撤出光路。控制旋转电机15反转，棱镜安装座8顺时针旋转90°到水平位置，常闭电磁铁20与定位吸板22吸合，前限位开关被触动，旋转电机15停止。

Claims (10)

1.一种用于光学镜筒的棱镜导光机构，其特征在于：包括反射镜组安装座(13)、棱镜安装架(8)以及旋转电机(15)；

所述反射镜组安装座(13)上设有旋转轴(18)；

所述棱镜安装架(8)固定套装于旋转轴(18)上；

所述棱镜安装架(8)的两端分别设有两个镜面相对且夹角为90°的反射光棱镜(7)和入射光棱镜(9)；

所述反射光棱镜(7)和入射光棱镜(9)的镜面与旋转轴(18)的轴线平行；

所述旋转电机(15)安装于反射镜组安装座(13)上，用于驱动旋转轴(18)转动。

2.根据权利要求1所述的一种用于光学镜筒的棱镜导光机构，其特征在于：还包括与旋转电机(15)电连接的前限位开关(21)和后限位开关(26)；

所述前限位开关(21)位于旋转轴(18)顺时针旋转的极限位置处；

所述后限位开关(26)位于旋转轴(18)逆时针旋转的极限位置处；

所述前限位开关(21)和后限位开关(26)均安装于反射镜组安装座(13)上；

所述棱镜安装架(8)的侧面固定安装有定位吸板(22)；

所述定位吸板(22)与所述前限位开关(21)和后限位开关(26)均对应配合。

3.根据权利要求2所述的一种用于光学镜筒的棱镜导光机构，其特征在于：还包括安装于反射镜组安装座(13)上的常闭电磁铁(20)和常开电磁铁(25)；

所述常闭电磁铁(20)和常开电磁铁(25)均与定位吸板(22)相配合。

4.根据权利要求3所述的一种用于光学镜筒的棱镜导光机构，其特征在于：所述反射镜组安装座(13)包括相互平行的第一平行板(131)和第二平行板(132)，以及设置于第一平行板(131)和第二平行板(132)一端的垂直板(133)；

所述旋转轴(18)设置于第一平行板(131)和第二平行板(132)之间；

所述旋转电机(15)安装于第二平行板(132)外侧。

5.根据权利要求4所述的一种用于光学镜筒的棱镜导光机构，其特征在于：所述旋转电机(15)通过电机安装架(14)安装于第二平行板(132)外侧；

所述电机安装架(14)为U型结构，其开口端与第二平行板(132)连接，使得该U型结构与第二平行板(132)之间形成联轴器安装腔；

所述联轴器安装腔内设有联轴器(16)，其一端与旋转轴(18)连接，另一端旋转电机(15)的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于光学镜筒的棱镜导光机构，其特征在于：所述常闭电磁铁(20)通过电磁铁安装座(19)安装于所述垂直板(133)上；所述后限位开关(26)、前限位开关(21)以及常开电磁铁(25)均安装于第一平行板(131)上；

所述常闭电磁铁(20)靠近前限位开关(21)设置，常开电磁铁(25)靠近后限位开关(26)设置；

所述定位吸板(22)为矩形结构，定位吸板(22)与前限位开关(21)配合时，还与常闭电磁铁(20)吸合，定位吸板(22)与后限位开关(26)配合时，还与常开电磁铁(25)吸合。

7.根据权利要求1至6任一所述的一种用于光学镜筒的棱镜导光机构，其特征在于：所述棱镜安装架(8)包括相互平行的第一棱镜安装板(81)和第二棱镜安装板(82)，以及与第一棱镜安装板(81)和第二棱镜安装板(82)一端均垂直连接第三棱镜安装板(83)；

所述入射光棱镜(9)通过棱镜压板(12)安装于第一棱镜安装板(81)与第三棱镜安装板(83)之间；所述反射光棱镜(7)通过棱镜压板(12)安装于第二棱镜安装板(82)与第三棱镜安装板(83)之间；

所述旋转轴(18)靠近入射光棱镜(9)设置。

8.一种用于光学镜筒的可视化光轴指示系统，其特征在于：包括沿轴向依次设置于光学镜筒(2)外壁上的激光器(5)、第一基板以及如权利要求1至7任一所述的用于光学镜筒的棱镜导光机构；

所述激光器(5)出射指示激光(11)；

所述第一基板上设有供指示激光(11)穿过的入射光小孔(6)；

位于第一基板和棱镜导光机构之间的光学镜筒(2)筒壁上设有用于棱镜安装架(8)切入或切出的通孔，光学镜筒(2)后端内壁上设有第二基板；

所述第二基板上设有反射光小孔(3)，反射光小孔(3)与光学镜筒(2)的中心光轴(10)对应；

所述棱镜安装架(8)的长度与光学镜筒(2)的筒半径适配，使得棱镜安装架(8)切入光学镜筒(2)内时，所述反射光棱镜(7)与反射光小孔(3)对应，且入射光棱镜(9)与入射光小孔(6)对应。

9.根据权利要求8一种用于光学镜筒的可视化光轴指示系统，其特征在于：所述棱镜导光机构通过反射镜组安装座(13)安装于光学镜筒(2)的外壁上。

10.根据权利要求8或9一种用于光学镜筒的可视化光轴指示系统，其特征在于：所述激光器(5)为点状激光器；

所述激光器(5)通过激光器安装座(4)设置于光学镜筒(2)的外壁上。

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