专利名称：双向球形棱镜的制作方法
技术领域：
本实用新型属光学技术领域，特别涉及精密光学棱镜。
背景技术：
光学角锥棱镜广泛应用于可见光、紫外或红外波段的激光测距、红外跟踪、传感仪 器等精密测量领域。 角锥棱镜最显著的特性是照射到角锥棱镜上的入射光将按原入射光路返回。 工程上，常将棱镜角锥体安装在塑料或金属质的壳体中，构成一个产品化的反射 棱镜。反射棱镜常与棱镜框组合使用，构成一个完整的棱镜组，并通过连接器(棱镜支架) 安放到被测点位上，使反射棱镜可绕竖向和横向二个回转轴转动，方便地调整到朝向入射 光的方向。 理论上讲，棱镜组的二个回转轴在空间上应该是相交的，棱镜角锥的光学反射中 心也应该正好落在二轴的交点上。这个点就是棱镜的安放点，即光学仪器的测量点。 但是，棱镜的光学反射中心与二轴交点之间往往存在一定的设计偏差或制造安装 误差，需要进行精密标定，通过软件加常数进行修正或补偿。 二轴也可能因为制造或安装的原因，在空间上并不相交，而是形成空间相错的位 置关系，加上回转轴存在一定的间隙等众多原因，给棱镜的最终安放精度带来了较多的不 确定因素。 同时，棱镜的安放点是一个空间点，一般情况下在棱镜连接器、棱镜框或反射棱镜 上均无法找到直接的、可用其它测量方法定位的对应点(如通过精密水准仪测量该点的高 程坐标)，而必须借助于特殊的工装器具进行二次转换，从而引入转换误差。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种精密双向球形棱镜。该棱镜可正反双向同时或先 后被光学测量仪器照准而不需要转动棱镜，适用于采用两台全站仪同时或先后对同一置镜 点进行重复、交叉观测等。同时，该棱镜不需要与棱镜框组合使用，整体无相对运动部件，安 放棱镜的连接器也仅为一个适当直径的圆孔孔口，棱镜的竖向与横向回转中心就是球形外 壳的球心，并与二个角锥棱镜的光学反射中心严格重合，能够从理论上彻底消除棱镜结构、 安装、回转误差。 本实用新型所述的双向球形棱镜，由一个带圆柱通孔的球形外壳体[1] 、二个对称 安装在球体中央圆柱孔中的光学棱镜角锥体[2]、角锥体隔离装置[3]和轴向位置调整装 置[4]组成，其中二个角锥棱镜的光学反射中心与球体中心三点重合。 本实用新型所述的球形外壳体[1]采用具有铁磁性的材料，如不锈钢、碳钢等。当 采用具有铁磁性材料时，可以在连接器的位置上安置一个永久磁铁，利用磁性吸附力保持 棱镜与连接器之间的相对位置关系。 本实用新型所述的球形外壳体[l]，其球形外壳材料也可由不具铁磁性的其他金属材料或非金属材料代替。此时，棱镜安放在连接器上，可利用球体的自重，也可以增加弹
性夹持力等外力来保持棱镜与连接器之间的相对位置关系。 更具体地说，本实用新型是通过以下步骤实现的。
(1)棱镜的整体外观为一个精密加工的球体； (2)球体的中央，加工一个直径与棱镜角锥尺寸相对应的通孔； (3)球体中央的通孔中，对称安装着二个光学棱镜角锥体[1]、角锥体隔离装置和轴向位置精密调整装置[3]。经精密标定与调校，二个棱镜角锥的光学反射中心与球
心严格重合； (4)球形棱镜不需要与棱镜框组合使用，可直接安放在一个只由简单的圆孔孔口 构成的棱镜连接器上，利用球体与孔口间的配合关系，保证球体中心位置相对于连接器的 唯一性和球体竖向、横向自由回转的自由度； 本实用新型的优点是球形棱镜的竖向与横向回转轴的交点与球心重合，并与前 向及后向棱镜角锥的光学反射中心重合，能够从理论上彻底消除棱镜结构、安放、回转等方 面存在的误差，重复性好。球形壳体的可以为其它测量方法提供可靠的定位点，如通过精密 水准仪测量该点的高程坐标时，铟钢尺可以直接放置在球形棱镜外壳上，而不必借助于特 殊的工装器具进行二次转换。
附图为本实用新型所述双向球形棱镜结构的球心剖切面示意图。其中，1为球形壳 体，2为棱镜角锥体，3为角锥体隔离装置，4为轴向位置调整装置。
具体实施方式本实用新型将通过以下实施例作进一步说明。 实施例。 如附图所示，本实施例所述的双向球形棱镜，由球形壳体1、二个对称安装的棱镜 角锥体2、角锥体隔离装置3、轴向位置调整装置4组成，其中二个对称安装的棱镜角锥体2 用角锥体隔离装置3隔开，安装在球形壳体1的中心孔中，通过二端的轴向位置调整装置4， 使棱镜角锥体2的光学反射中心与球形壳体1的球心重合。
权利要求一种双向球形棱镜，其特征是由一个带圆柱通孔的球形外壳体[1]、二个对称安装在球体中央圆柱孔中的光学棱镜角锥体[2]、角锥体隔离装置[3]和轴向位置调整装置[4]组成，其中二个角锥棱镜的光学反射中心与球体中心三点重合。
2. 根据权利要求1所述的双向球形棱镜，其特征是所述的球形外壳体[1]采用具有铁 磁性的材料。
3. 根据权利要求1或2所述的双向球形棱镜，其特征是所述的球形外壳体[1]采用具 有铁磁性的不锈钢。
4. 根据权利要求1所述的双向球形棱镜，其特征是所述的球形外壳体[1]采用不具铁 磁性的金属材料或者非金属材料。
专利摘要一种双向球形棱镜，属光学技术领域，其特征是由一个带圆柱通孔的球形外壳体[1]、二个对称安装在球体中央圆柱孔中的光学棱镜角锥体[2]、角锥隔离装置[3]和轴向位置调整装置[4]组成，其中二个角锥棱镜的光学反射中心与球体中心三点重合，本实用新型双向球形棱镜的竖向与横向回转轴的交点与球心重合，并与前向及后向棱镜角锥的光学反射中心重合，能够从理论上彻底消除棱镜结构、安放、回转等方面存在的误差，重复性好，球形壳体的可以为其它测量方法提供可靠的定位点，不必借助于特殊的工装器具进行二次转换。
文档编号G02B7/18GK201477219SQ20092018588
公开日2010年5月19日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者朱洪涛, 陶捷 申请人:江西日月明铁道设备开发有限公司