角錐稜鏡固定裝置及固定方法

2023-10-08 08:16:59 2

專利名稱：角錐稜鏡固定裝置及固定方法
技術領域：
本發明涉及一種光學元件的安裝、調整裝置，特別涉及一種帶有夾具、用 於角錐稜鏡的固定裝置。
背景技術：
角錐稜鏡也稱為回歸反射器，是一種依據臨界角原理製造的內部全反射稜 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。由於角錐 稜鏡的形狀不是規則的圓柱體或長方體，且其為玻璃製品，脆性大，易碎裂， 所以，難以採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 一種角錐稜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/displayproduct. cfin productID=2056& srtdescription=D#Products。參考圖1，該產品採用室溫硫化膠粘接角錐稜鏡的三 個互相垂直反射工作面，將角錐稜鏡沿鋁製套筒內壁推入套筒內部，粘接膠受 壓固化後，使角錐稜鏡和套筒形成一個整體(附該產品的說明書原文Our mounted corner 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.)。採用這種粘接膠固定方法，角錐稜鏡不可拆 卸，不可重複使用；該方法利用角錐稜鏡的短圓柱部分和套筒內壁配合安裝， 所以，採用這種方法固定圖2所示的四面體狀角錐稜鏡，不能保證安裝精度， 引入誤差。
參考圖3和圖4，日本SIGMA KOKI公司生產角錐稜鏡支架用於固定角錐 稜鏡，它將角錐稜鏡的短圓柱部分嵌入到支架的鏡架淺凹槽中，並採用材質為 黑電木、端部為楔形的2mm厚夾爪從3個方向按壓角錐稜鏡的反射工作面，進 行固定。由於該支架和角錐稜鏡在軸向方向上接觸距離短，而安裝精度依靠角 錐稜鏡的短圓柱部分和鏡架淺凹槽的配合精度，因而，不易緊固角錐稜鏡，同 時，也能以保證高的安裝精度，這種角錐稜鏡支架更不能固定圖2所示的四面 體狀角錐稜鏡。

發明內容
本發明的目的就在於克服上述現有技術中存在的不足，而提供一種結構簡單、易安裝、可拆卸、安裝精度高的角錐稜鏡固定裝置及固定方法。為了解決上述技術問題，本發明可以採用以下技術方案來實現角錐稜鏡的固定裝置包括夾具、基座和鎖緊螺母。所述夾具內部包含中空孔，所述中空孔的外接圓直徑小於角錐稜鏡的底面外接圓直徑，用於安放角錐稜鏡；所述基座內部含有中空孔，用於放置角錐稜鏡和所述夾具，在所述中空孔的一端包含有內螺紋；所述鎖緊螺母的內孔直徑略小於角錐稜鏡底面外接圓直徑，所述鎖緊螺母的外螺紋與所述基座的內螺紋相配合，在軸向方向上頂緊角錐稜鏡；所述基座的外壁包含有沿基座徑向方向均勻分布的三個螺紋孔，用於旋入緊定螺釘，頂緊所述夾具，防止所述夾具產生徑向轉動；所述基座中空孔總長度與裝配好的所述角錐稜鏡和所述夾具長度之差，小於所述基座的內螺紋的長度。
所述夾具與角錐稜鏡可以採用點接觸方式固定角錐稜鏡，採用這種方法，所述夾具的內部中空孔呈六稜柱體形狀，中空孔橫截面為正六邊形，所述中空孔開口端面處的橫截面外接圓和角錐稜鏡在所述中空孔開口端面處三個接觸點構成的外接圓重合。只在夾具一側開中空孔，可以固定一個角錐稜鏡；將夾具內部的中空孔改為貫通整個夾具的通孔，同時在基座底部開一內徑略小於角錐稜鏡底面直徑的通孔，以點接觸方式可以同時固定2個角錐稜鏡。
所述夾具與角錐稜鏡也可以採用線接觸方式固定角錐稜鏡，採用這種方法，所述夾具的內部中空孔呈六稜錐體形狀，包含六條稜線，中空孔橫截面為正六邊形，兩兩相隔的所述稜線互相垂直。只在夾具一側開中空孔，可以固定一個角錐稜鏡；將夾具內部的六稜錐體孔沿軸向方向對稱地分布於夾具兩側，同時在基座的底部開一內徑略小於角錐稜鏡底面直徑的通孔，以線接觸方式可以同時固定2個角錐稜鏡。
所述夾具與角錐稜鏡還可以採用局部小面積接觸方式固定角錐稜鏡，採用這種方法，所述夾具的內部中空孔中間部分呈三稜錐體形狀，該三稜錐體所在的三個稜面兩兩互相垂直，並和角錐稜鏡的三個反射工作面相重合；該三稜錐體的三條稜邊兩兩互相垂直；分別平行於該三稜錐體所在的三個稜面去除部分結構，只在該三稜椎體的每條稜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。。只在夾具一側開中空孔，可以固定一個角錐稜鏡；將中空孔沿軸向方向對稱地分布於夾具兩側，同時在基座底部開一內徑略小於角錐稜鏡底面直徑的通孔，以局部小面積接觸方式可以同時固定2個角錐稜鏡。
實現角錐稜鏡的固定方法，包括如下步驟(1)首先將角錐稜鏡放於夾具內部的中空孔中；
4(2) 將裝配好的角錐稜鏡和所述夾具整體放入基座中，再將一個膠圈置於角錐稜鏡底部；
(3) 將鎖緊螺母旋入基座中，並緊固，使基座中的角錐稜鏡和所述夾具不產生軸向竄動；
(4) 將三個緊定螺釘旋入基座外壁的沿徑向均勻分布的三個螺紋孔中，並沉頭，頂緊夾具。
與現有技術相比，本發明的有益效果是
1、 本發明利用角錐稜鏡的三個稜邊，採用點、線、面三種接觸方式，利用夾具中空孔的開口端面頂點或稜線或鋸齒端面，將角錐稜鏡和夾具裝夾在一起，由於夾具只和角錐稜鏡稜邊以點接觸或線接觸或局部小面積接觸，所以，這種固定裝置不會損傷角錐稜鏡的三個互相垂直反射工作面及其鍍膜層，本發明充分利用角錐稜鏡的三條互相垂直的稜邊，實現精確固定角錐稜鏡，同時有效地保護角錐稜鏡的工作平面，無膠粘，使角錐稜鏡清潔工作。
2、 本固定裝置結構簡單、安裝方便，並可拆卸、重複使用。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。角錐稜鏡安放於夾具中，二者裝配好之後，放置於基座中，基座和鎖緊螺母通過內外螺紋配合，從軸向方向上，鎖緊角錐稜鏡；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，可以防止角錐稜鏡產生徑向旋轉，最終，角錐稜鏡在三維空間受到約束，得以完全固定。
3、 可固定不同結構形式的角錐稜鏡。不僅可以固定圓柱狀角錐稜鏡，也可以固定正四面體狀角錐稜鏡，這是現有技術所不具備的優勢。
4、 安裝精度高。角錐稜鏡與夾具、夾具與基座、基座與鎖緊螺母兩兩互相配合，保證了安裝精度，不會引入人為的安裝誤差。


下面結合附圖，對本發明作進一步詳細描述。
圖1是美國EDMUND OPTICS公司生產的角錐稜鏡固定裝置剖視圖，圖中101—室溫硫化膠，102—鋁製套筒，103—角錐稜鏡。圖2是四面體狀角錐稜鏡結構示意圖。
圖3 (a)、圖3 (b)和圖3 (c)分別是日本SIGMA KOKI公司生產的角錐稜鏡支架前視圖、側視圖和後視圖，圖中301—夾爪，302—鏡架，303—凹
圖4 (a)和圖4 (b)分別是日本SIGMAKOKI公司生產的角錐稜鏡與支架裝配圖的前視圖和後視圖，圖中401—角錐稜鏡。
圖5是採用點接觸方式，安裝一個角錐稜鏡的固定裝置裝配立體圖。圖中501—鎖緊螺母，502—膠圈，503—角錐稜鏡，504—夾具，505—基座，506~
5緊定螺釘。
圖6是圖5中所示夾具的立體結構圖，圖中601—中空孔，602—通孔，603—夾具底部。
圖7(a)是圖5中所示夾具和角錐稜鏡的裝配立體圖，圖7(b)是圖5中所示夾具和角錐稜鏡裝配後在端面接觸處的橫截斷面剖視圖，圖中701—夾具504的中空孔頂點，702—角錐稜鏡稜邊，703—夾具中空孔的外接圓。
圖8是圖5中所示基座的立體結構圖，圖中801—內螺紋，802—螺紋孔，803—基座底部，804—螺紋孔。
圖9(a)是採用點接觸方式，安裝兩個角錐稜鏡的固定裝置裝配立體圖，圖9(b)是圖9(a)中所示夾具的立體結構圖，圖9(c)是圖9(a)中所示基座的立體結構圖，圖中901—鎖緊螺母，902—膠圈，903—角錐稜鏡，904—夾具，905—基座，906—緊定螺釘，卯7—中空孔，908—內螺紋，909—螺紋孔，910—通孔，911一螺紋孔。
圖IO是採用線接觸方式，安裝一個角錐稜鏡的固定裝置裝配立體圖，圖中IOOI—鎖緊螺母，1002—膠圈，1003—角錐稜鏡，1004—夾具，1005—基座，1006—緊定螺釘。
圖11是圖10中所示夾具的立體結構圖，圖中1101—中空孔，1102_通孔，1103—稜線。
圖12(a)是採用線接觸方式，安裝兩個角錐稜鏡的固定裝置裝配立體圖，12(b)是12(a)中所示夾具的剖面圖，12(c)是12(a)中所示基座的立體結構圖。圖中1201—鎖緊螺母，1202—膠圈，1203—角錐稜鏡，1204—夾具，1205—基座，1206—緊定螺釘，1207—中空孔，1208—中空孔，1209—通孔，1210—稜線，1211—螺紋孔，1212—內螺紋，1213—螺紋孔，1214—通孔。
圖13是採用局部小面積接觸方式，安裝一個角錐稜鏡的固定裝置裝配立體圖，圖中1301—鎖緊螺母，1302—膠圈，1303—角錐稜鏡，1304—夾具，1305_基座，1306—緊定螺釘。
圖14(a)是圖13中所示夾具的立體結構圖，圖14(b)是圖13中所示夾具和角錐稜鏡裝配後的橫截斷面剖視圖，圖中1401—中空孔，1402—通孔，1403—三稜錐稜線。
圖15(a)是採用局部小面積接觸方式，安裝兩個角錐稜鏡的固定裝置裝配立體圖，圖15(b)是圖15(a)中所示夾具的立體剖視圖，圖15(c)是圖15(a)中所示基座的立體結構圖，圖中1501—鎖緊螺母，1502—膠圈，1503—角錐稜鏡，1504_夾具，1505—基座，1506—緊定螺釘，1507—中空孔，1508—中空孔，1509—內螺紋，1510—通孔，1511—螺紋孔。
具體實施例方式
第l實施例
參考圖5，角錐稜鏡的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。按照從裡至外的位置關係，夾具504、角錐稜鏡503、膠圈502、鎖緊螺母501依次位於基座505內部。
參考圖6，夾具504內部中心處有一中空孔601，該孔呈六稜柱狀，其橫截面為正六邊形，所述中空孔的外接圓直徑小於角錐稜鏡503底面直徑；在夾具504的底部603中心處開有一通孔602。結合圖7，夾具504利用中空孔的端面頂點701和角錐稜鏡稜邊702以點接觸方式裝夾在一起，通孔602用於容納所述角錐稜鏡的尖部，角錐稜鏡503放入夾具504中，角錐稜鏡503有一部分留在夾具504外面。
圖7 (b)表示的是裝配好的夾具504和角錐稜鏡503在開口端面接觸處的的橫截斷面剖視圖，所述夾具504的中空孔在開口端面處的橫截面外接圓和角錐稜鏡在夾具504中空孔開口端面處的三個接觸點構成的外接圓重合。由於中空孔601為正六稜柱形狀，因而，角錐稜鏡503的三個互相垂直反射工作面不和夾具504接觸，只有角錐稜鏡稜邊702和夾具504端面頂點701接觸，所以，這種夾具不會損傷角錐稜鏡503的三個互相垂直反射面及其鍍膜層。
角錐稜鏡503與夾具504裝配好後，所述角錐稜鏡和所述夾具放置於基座505中。膠圈502位於角錐稜鏡底部，以避免鋁製鎖緊螺母501和角錐稜鏡503直接接觸，防止鎖緊螺母501擰緊力過大，損壞角錐稜鏡503;所述膠圈的外徑和基座505的內徑相等，所述膠圈的內孔直徑略小於所述角錐稜鏡底面直徑，鎖緊螺母501的內孔直徑也略小於所述角錐稜鏡底面直徑，使所述角錐稜鏡獲得大的光通量。
如圖8所示，基座505內部是中空的，基座底部803是封閉的，以防止外部雜散光進入角錐稜鏡503，基座505的開口端有內螺紋801，所述內螺紋和鎖緊螺母501的外螺紋相配合；基座505的內徑等於夾具504的外徑，二者相互配合；基座505內孔總長度與裝配好的角錐稜鏡503和夾具504長度之差，應小於內螺紋801的長度，這可以保證鎖緊螺母501完全鎖緊角錐稜鏡503。
夾具504、角錐稜鏡503、膠圈502依次放置於基座505中，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擰入沿基座徑向方向均勻分布的3個螺紋孔802中，並沉頭，頂緊夾具504。由於緊定螺釘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，角錐稜鏡503在三維空間受到約束，所述角錐稜鏡完全固定。
綜上，由於固定裝置中的各零件的製作尺寸公差小，零部件之間配合安裝，所以，保證了角錐稜鏡的安裝精度，不會引入人為的裝配誤差。另外，對於圖2所示的四面體狀角錐稜鏡，只要夾具504的中空孔的外接圓直徑小於該角錐稜鏡的底面外接圓直徑，鎖緊螺母501的內孔直徑略小於該角錐稜鏡底面外接圓直徑，採用上述固定裝置也適用於精確固定該四面體狀角錐稜鏡。
如上本發明角錐稜鏡固定裝置的實施例的固定方法，包括如下步驟
(1) 首先將角錐稜鏡503放於夾具504內部的中空孔601中，使角錐稜鏡503的三個稜邊702分別和夾具504的三個中空孔頂點701接觸；
(2) 將角錐稜鏡503和夾具504整體放入基座505的中空孔中，夾具504的底部603和基座底部803接觸，再將膠圈502置於角錐稜鏡503底部；
(3) 將鎖緊螺母501旋入基座505中，並緊固，使基座505中的角錐稜鏡503和夾具504不產生軸向竄動；
(4) 將緊定螺釘506旋入基座505的螺紋孔802中，並沉頭，頂緊夾具，以避免夾具504產生徑向轉動。
最後，整個固定裝置裝配完畢，利用基座505的螺紋孔804，配合端部帶有外螺紋的固定立柱組合使用；或者配合內徑等於基座505外徑的鏡架組合使用。
第2實施例
如圖9 (a)所示，在第1實施例的基礎上，將夾具504內部的中空孔改為貫通整個夾具的通孔，同時在基座505的底部開一通孔，其他零件同第1實施例，可以同時固定2個角錐稜鏡。
如圖9 (a)所示，角錐稜鏡固定裝置包括鎖緊螺母卯l、膠圈902、夾具904、基座905和緊定螺釘906。按照從裡至外的位置關係，膠圈902、角錐稜鏡903、夾具904、角錐稜鏡903、膠圈902、鎖緊螺母901依次位於基座905內部。
參考圖9(b),夾具904內部中心處為一通孔907，該通孔呈六稜柱狀，其橫截面呈正六邊形，所述通孔的外接圓直徑小於角錐稜鏡903底面直徑；結合圖9(a)，利用夾具904兩側的開口端面頂點和兩個角錐稜鏡稜邊，夾具904和兩個角錐稜鏡卯3以點接觸方式裝夾在一起。兩個角錐稜鏡903從兩側放入夾具卯4中，兩個角錐稜鏡903都有一部分留在夾具904外面。兩個角錐稜鏡903與夾具904裝配好後，所述角錐稜鏡和所述夾具放置於基座905中。兩個膠圈902分別位於兩個角錐稜鏡底部，用於避免鋁製鎖緊螺母901與基座卯5的內底部和角錐稜鏡卯3直接接觸，防止鎖緊螺母901擰緊力過大，損壞角錐稜鏡903;所述膠圈的外徑和基座905的內徑相等，所述膠圈的內徑略小於所述角錐稜鏡底面直徑，鎖緊螺母901的內孔直徑也略小於所述角錐稜鏡底面直徑。
如圖9 (c)所示，基座905內部是中空的，基座底部開有一通孔910，所述通孔的內徑略小於角錐稜鏡903底面直徑，以使角錐稜鏡獲得大的光通量。基座905的內徑等於夾具卯4的外徑，二者相互配合。基座905的端部有內螺
8紋908,所述內螺紋和鎖緊螺母901的外螺紋相配合;基座905的通孔總長度與裝配好的兩個角錐稜鏡903和夾具904長度之差，應小於內螺紋908的長度，這可以保證鎖緊螺母卯l完全鎖緊兩個角錐稜鏡903。
兩個膠圈卯2、兩個角錐稜鏡903、夾具904依次放置於基座905中，用鎖緊螺母卯l擰緊，為防止夾具904產生徑向轉動，用3個緊定螺釘906擰入3個螺紋孔911中，頂緊夾具904。由於緊定螺釘卯6限制了夾具904的徑向旋轉，同時，鎖緊螺母901產生軸向鎖緊力，所以，兩個角錐稜鏡903在三維空間受到約束，兩個角錐稜鏡完全固定。
如上本發明角錐稜鏡固定裝置的實施例的固定方法，包括如下步驟
(1) 首先將一個膠圈卯2置於基座底部；
(2) 將兩個角錐稜鏡903從夾具904兩側對稱地放於夾具904內部的中空孔907中，使兩個角錐稜鏡903的三個稜邊分別和位於夾具904兩側的三個中空孔端面頂點接觸；
(3) 將兩個角錐稜鏡903和夾具904整體放入基座卯5的中空孔中，將膠圈902置於外側的角錐稜鏡903底部；
(3) 將鎖緊螺母901旋入基座905中，並緊固，使基座905中的兩個角錐稜鏡903和夾具904不產生軸向竄動；
(4) 將緊定螺釘906旋入基座905的螺紋孔911中，並沉頭，頂緊夾具，以避免夾具904產生徑向轉動。
最後，整個固定裝置裝配完畢，利用基座905的螺紋孔909，配合固定立柱組合使用；或者配合內徑等於基座905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504的六梭柱中空孔改為六稜錐體中空孔，其他零件同第1實施例，可以得到本實施例，它採用夾具和角錐稜鏡稜邊以線接觸方式固定角錐稜鏡。
參考圖10，角錐稜鏡固定裝置包括鎖緊螺母1001、膠圈1002、夾具1004、基座1005和螺釘1006。按照從裡至外的位置關係，夾具1004、角錐稜鏡1003、膠圈1002、鎖緊螺母1001依次位於基座1005內部。
參考圖11，夾具1004內部中心處有一中空孔1101，是一個六稜錐體孔，包含六條稜線1103，兩兩相隔的所述稜線互相垂直，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於角錐稜鏡1003底面直徑；在夾具1004的底部中心處開有一通孔1102，用於容納所述角錐稜鏡的尖部。將角錐稜鏡1003放入夾具1004後，所述角錐稜鏡有一部分留在所述夾具外面。將角錐稜鏡放於夾具的錐體中空孔1101內，使角錐稜鏡1003的稜邊相切於夾具1004內的稜線1103，角錐稜鏡1003的三條稜邊可以和夾具1004內的任意三條互相兩兩間隔的稜線接觸。由於中空孔1101為六稜錐體孔，因而，角錐稜鏡
91003的三個互相垂直反射工作面不和夾具1004接觸，只有角錐稜鏡稜邊和夾具 1004的稜線1103接觸，所以，這種夾具不會損傷角錐稜鏡1003的三個互相垂 直反射工作面及其鍍膜層。
當然，為保證線接觸方式固定角錐稜鏡1003，具備三條互相垂直稜線的中 空孔，就可實現夾具1004內部的錐體孔和角錐稜鏡三條稜邊的線接觸，因而， 只要內部中空孔含有三條互相垂直稜線的夾具，也屬於本發明的保護範圍。
本實施例角錐稜鏡的固定方法同實施例1所述。
第4實施例
如圖12 (a)所示，在第3實施例的基礎上，將夾具1004內部的六稜錐體 孔沿軸向方向對稱地分布於夾具兩側，同時將基座1005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，它採用夾具和角錐稜鏡稜邊以線接觸 方式可以同時固定2個角錐稜鏡。
如圖12 (.a)所示，角錐稜鏡固定裝置包括鎖緊螺母1201、膠圈1202、夾 具1204、基座1205和緊定螺釘1206。按照從裡至外的位置關係，膠圈1202、 角錐稜鏡1203、夾具1204、角錐稜鏡1203、膠圈1202、鎖緊螺母1201依次位 於基座1205內部。
參考圖12 (b)，中空孔1207和1208對稱地位於夾具1204內部，分別用來 容納兩個角錐稜鏡。中空孔1207和1208都呈六稜錐體形狀，各包含六條稜線， 兩兩相隔的稜線互相垂直，中空孔1207和1208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於角錐稜鏡1203底面直徑； 中空孔1207和1208直接經通孔1209相連接，用於容納兩個角錐稜鏡的尖部。 將角錐稜鏡放置於夾具1204的中空孔1207和1208內，使角錐稜鏡的稜邊相切 於夾具1204內的稜線1210，兩個角錐稜鏡1203的稜邊分別可以和夾具1204內 的任意三條互相兩兩間隔的稜線接觸。由於中空孔1207和1208為六稜錐體孔， 因而，所述兩個角錐稜鏡的三個互相垂直反射面不和夾具1204接觸，只有角錐 稜鏡稜邊和夾具1204稜線線接觸，所以，這種夾具不會損傷角錐稜鏡1203的 三個互相垂直的反射面工作面及其鍍膜層。
兩個角錐稜鏡1203從兩側放入夾具1204中，兩個角錐稜鏡1203都有一部 分留在夾具1204外面，兩個角錐稜鏡1203與夾具1204裝配好後，所述角錐稜 鏡和所述夾具放置於基座1205中。兩個膠圈1202分別位於兩個角錐稜鏡底部， 用於避免鋁製鎖緊螺母1201與基座1205內底部和角錐稜鏡1203直接接觸，防 止鎖緊螺母1201擰緊力過大，損壞角錐稜鏡1203;所述膠圈的外徑和基座1205 的內孔直徑相等，所述膠圈的內徑略小於所述角錐稜鏡底面直徑。
如圖12 (c)所示，基座1205內部是中空的，基座底部有一通孔1214，所 述通孔的內徑略小於角錐稜鏡1203底面直徑，以使角錐稜鏡獲得大的光通量。 基座1205的內徑等於夾具1204的外徑，二者相互配合。基座1205的一端開有
10內螺紋1212，所述內螺紋和鎖緊螺母1201的外螺紋相配合；基座1205內孔總 長度與裝配好的兩個角錐稜鏡1203和夾具1204長度之差，應小於內螺紋1212 的長度，這可以保證鎖緊螺母1201完全鎖緊兩個角錐稜鏡1203。
兩個膠圈1202、兩個角錐稜鏡1203、夾具1204依次放置於基座1205內部 後，用鎖緊螺母1201擰緊，為防止夾具1204產生徑向轉動，用3個緊定螺釘 1206擰入3個螺紋孔1211中，頂緊夾具1204。由於緊定螺釘1206限制了夾具 1204的徑向旋轉，同時，鎖緊螺母1201產生軸向鎖緊力，所以，兩個角錐稜鏡 1203在三維空間受到約束，所述角錐稜鏡完全固定。
本實施例角錐稜鏡的固定方法同實施例2所述。
第5實施例
在第1實施例的基礎上，將夾具504的六稜柱中空孔改為三稜錐體中空孔， 並平行於三稜錐體所在的三個稜面去除部分結構，其他零件同第1實施例，可 以得到本實施例，它採用夾具和角錐稜鏡稜邊以局部小面積接觸方式固定角錐 稜鏡。
參考圖13，角錐稜鏡的固定裝置包括鎖緊螺母1301、膠圈1302、角錐稜鏡 1303、夾具1304、基座1305和緊定螺釘1306。按照從裡至外的位置關係，夾 具1304、角錐稜鏡1303、膠圈1302、鎖緊螺母1301依次位於基座1305內部。
參考圖14 (a)，夾具1304內部中心處有一中空孔1401，結合圖14 (b)， 中空孔1401中間部分呈三稜錐體形狀，該三稜錐體所在的三個稜面兩兩互相垂 直，並和角錐稜鏡1303的三個反射工作面相重合，且該三稜錐體的三條稜線1403 兩兩互相垂直。為避免角錐稜鏡1303和夾具1304完全接觸，分別平行於該三 稜錐體所在的三個稜面去除部分結構，只在所述三稜椎體的每條稜線處留有一 小部分結構，形成鋸齒狀，每個鋸齒的夾角都為卯°，因此，夾具1304和角錐 稜鏡1303大部分不接觸，不會損傷角錐稜鏡1303的三個互相垂直反射工作面 及其鍍膜層。
所述中空孔1401在開口端面處的外接圓直徑小於角錐稜鏡1303底面直徑； 在夾具1304的底部中心處開有一通孔1402，用於容納所述角錐稜鏡的尖部。將 角錐稜鏡1303放入夾具1304的中空孔1401內，使角錐稜鏡1303的稜邊相切 於夾具1304內的稜線1403，所述角錐稜鏡有一部分留在所述夾具外面。
本實施例角錐稜鏡的固定方法同實施例l所述。
第6實施例
如圖15 (a)所示，在第5實施例的基礎上，將夾具1304內部的中空孔沿 軸向方向對稱地分布於夾具兩側，同時在基座1305的底部開一通孔，其他零件 同第5實施例，可以得到本實施例，它採用夾具和角錐稜鏡稜邊以局部小面積 接觸方式可以同時固定2個角錐稜鏡。如圖15 (a)所示，角錐稜鏡固定裝置包括鎖緊螺母1501、膠圈1502、夾 具1504、基座1505和緊定螺釘1506。按照從裡至外的位置關係，膠圈1502、 角錐稜鏡1503、夾具1504、角錐稜鏡1503、膠圈1502、鎖緊螺母1501依次位 於基座1505內部。
參考圖15 (b)，中空孔1507和1508對稱地位於夾具1504內部，分別用來 容納兩個角錐稜鏡1503。中空孔1507和1508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於角錐稜鏡1503底面直徑； 兩個角錐稜鏡1503從兩側放入夾具1504中，裝配好後，兩個角錐稜鏡1503和 夾具1504放置於基座卯5中。兩個膠圈1502分別位於兩個角錐稜鏡底部，用 於避免鋁製鎖緊螺母1501與基座1505內底部和角錐稜鏡1503直接接觸，防止 鎖緊螺母1501擰緊力過大，損壞角錐稜鏡1503;所述膠圈的外徑和基座1505 的內徑相等，所述膠圈的內徑略小於所述角錐稜鏡底面直徑。
如圖15 (c)所示，基座1505內部是中空的，基座底部有一通孔1510，所 述通孔的內徑略小於角錐稜鏡1503底面直徑，以使角錐稜鏡獲得大的光通量。 基座1505的內徑等於夾具1504的外徑，二者相互配合。基座1505的一端開有 內螺紋1509，所述內螺紋和鎖緊螺母1501的外螺紋相配合；基座905內孔總長 度與裝配好的兩個角錐稜鏡1503和夾具1504長度之差，應小於內螺紋1509的 長度，這可以保證鎖緊螺母1501完全鎖緊兩個角錐稜鏡1503。
兩個膠圈1502、兩個角錐稜鏡1503、夾具1504依次放置於基座1505內部 後，用鎖緊螺母1501擰緊，為防止夾具1504產生徑向轉動，用3個緊定螺釘 1506擰入3個螺紋孔1511中，頂緊夾具1504。由於緊定螺釘1506限制了夾具 1504的徑向旋轉，同時，鎖緊螺母1501產生軸向鎖緊力，所以，兩個角錐稜鏡 1503在三維空間受到約束，所述角錐稜鏡完全固定。
本實施例角錐稜鏡的固定方法同實施例2所述。
對於本發明來說，在本固定裝置的加工製作過程中，考慮公差，可以保證 角錐稜鏡的高安裝精度。
對於本發明來說，選用硬鋁材料製作夾具、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。
本發明所述的夾具和基座不局限於圖5至圖15所示實施方式的的結構。本 發明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。 只要採用了放入基座中的夾具，角錐稜鏡稜邊和夾具中空孔以點、線或面接觸 方式的固定裝置均落在本發明的保護範圍內。
1權利要求
1、一種角錐稜鏡固定裝置，其特徵在於包括夾具、基座和鎖緊螺母；所述夾具內部含有中空孔，用於安放角錐稜鏡，所述夾具中空孔在開口端面處的外接圓直徑小於角錐稜鏡的底面外接圓直徑；所述基座內部含有中空孔，用於放置角錐稜鏡和所述夾具，在所述基座的一端含有內螺紋；所述鎖緊螺母的內孔直徑略小於角錐稜鏡底面外接圓直徑，所述鎖緊螺母的外螺紋與所述基座的內螺紋相配合，用於頂緊角錐稜鏡；所述基座中空孔總長度與裝配好的所述角錐稜鏡和所述夾具長度之差，小於所述基座的內螺紋的長度。
2、 根據權利要求1所述的角錐稜鏡固定裝置，其特徵在於所述夾具的內 部中空孔呈六稜柱體形狀，所述中空孔在開口端面處的外接圓和角錐稜鏡在所 述中空孔開口端面處的三個接觸點構成的外接圓重合。
3、 根據權利要求l所述的角錐稜鏡固定裝置，其特徵在於所述夾具的內 部中空孔呈六稜錐體形狀，包含六條稜線，兩兩相隔的所述稜線互相垂直。
4、 根據權利要求1所述的角錐稜鏡固定裝置，其特徵在於所述夾具的內 部中空孔中間部分呈三稜錐體形狀，該三稜錐體所在的三個稜面兩兩互相垂直， 並和角錐稜鏡的三個反射工作面相重合；該三稜錐體的三條稜線兩兩互相垂直； 分別平行於該三稜錐體所在的三個稜面去除所述夾具的部分結構，只在該三稜 椎體的每條稜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。。
5、 根據權利要求1或2或3或4所述的角錐稜鏡固定裝置，其特徵在於， 所述基座底部是封閉的。
6、 根據權利要求1或2或3或4所述的角錐稜鏡固定裝置，其特徵在於， 所述基座底部開有一通孔，所述通孔的內徑略小於角錐稜鏡底面直徑。
7、 根據權利要求1或2或3或4所述的角錐稜鏡固定裝置，其特徵在於 所述基座的外壁包含有沿所述基座徑向方向均勻分布的三個螺紋孔，用於旋入 緊定螺釘，頂緊所述夾具，防止所述夾具產生徑向轉動。
8、 一種實現權利要求l所述的角錐稜鏡固定裝置的固定方法，其特徵在於 包括如下步驟(1) 首先將角錐稜鏡放於夾具內部的中空孔中；(2) 將裝配好的角錐稜鏡和所述夾具整體放入基座中，再將一個膠圈置於 角錐稜鏡底部；(3) 將鎖緊螺母旋入基座中，並緊固，使基座中的角錐稜鏡和所述夾具不 產生軸向竄動；(4) 將三個緊定螺釘旋入所述基座外壁的沿徑向均勻分布的三個螺紋孔 中，並沉頭，頂緊夾具。
全文摘要
本發明公開了一種角錐稜鏡固定裝置及固定方法。該固定裝置包括夾具、膠圈、基座、鎖緊螺母和緊定螺釘。夾具內部含有外接圓直徑小於角錐稜鏡的底面直徑的中空孔，用於安放角錐稜鏡；基座內部含有一個開口端含有內螺紋的中空孔，用於放置角錐稜鏡和夾具；鎖緊螺母的內孔直徑略小於角錐稜鏡底面外接圓直徑；基座中空孔總長度與裝配好的角錐稜鏡和夾具長度之差，小於基座的內螺紋的長度。鎖緊螺母與基座通過內外螺紋配合，在軸向方向上鎖緊角錐稜鏡；緊定螺釘擰入基座外壁的螺紋孔中，頂緊夾具，防止夾具產生徑向轉動。本發明充分利用角錐稜鏡的三條互相垂直的稜邊，採用點、線、面三種接觸方式，實現精確固定角錐稜鏡，結構簡單、安裝方便、可拆卸。
文檔編號G02B7/18GK101498830SQ20091006788
公開日2009年8月5日 申請日期2009年2月19日 優先權日2009年2月19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:天津工程師範學院;王利強;任文杰