一种立方体棱镜的固定装置及方法与流程

本发明属于光学系统技术领域，具体涉及一种立方体棱镜的固定装置及方法。

背景技术：

立方体分光棱镜的作用是将一束光分光成两束光，广泛的应用在光机系统中。由于光机系统中的透镜外轮廓往往都是圆形，而立方体分光棱镜的外轮廓是矩形，这样为整个光机系统的设计带来了很多不方便。

目前立方体分光棱镜的固定方式主要有粘贴和镜座固定两种方式。粘贴固定方式的缺点是不利于镜片的拆卸，粘贴也不能达到高精度的定位要求，同时胶水粘贴的不均匀也会对成像造成影响，胶水的外溢还会对镜片和镜头造成污染。镜座的固定方式是通过立方体镜座对镜体进行固定，再将立方体镜座和镜体整体放入镜筒中，该种固定方法虽然可以实现精确定位，但是由于镜座外轮廓的限制，要独立成件，再和圆柱形镜头相连接，不仅造成外形不美观，同时机械加工的限制带来了更多的加工难度和加工成本，在镜筒中不方便固定。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种立方体棱镜的固定装置及方法，解决现有技术中镜座固定方式存在矩形外轮廓加工难度大、成本高、和圆形镜筒外轮廓不匹配以及不方便固定再镜筒中的问题。

为实现上述目的，本发明的一种立方体棱镜的固定装置包括两个结构相同的圆形的棱镜固定片；

所述棱镜固定片一端面的中间开有矩形槽，所述矩形槽的底面开有矩形通光孔，所述通光孔、矩形槽和棱镜固定片同轴；两个棱镜固定片的矩形槽的侧壁分别和待固定的分光棱镜相对的两个面间隙配合。

两个棱镜固定片中至少一个上开有通孔。

所述通孔的数量至少为一个。

所述通光孔的尺寸大于待固定的分光棱镜的通光孔尺寸小于待固定的分光棱镜的外形尺寸。

一种立方体棱镜的固定方法包括以下步骤：

步骤一：在镜筒的内壁上钻出螺纹孔，所述螺纹孔和所述棱镜固定片上的通孔在同一圆周上；

步骤二：将带有通孔的棱镜固定片轴向放入镜筒中，通孔和镜筒上的螺纹孔相对，螺钉穿过棱镜固定片上的通孔和镜筒上的螺纹孔配合，将棱镜固定片轴向固定；

步骤三：将待固定的分光棱镜推入镜筒中，和已经固定的棱镜固定片的矩形槽间隙配合；

步骤四：将另一片棱镜固定片放入镜筒中，通过矩形槽和待固定的分光棱镜间隙配合；

步骤五：通过压圈将两个棱镜固定片和待固定的分光棱镜组成的整体压紧在镜筒内。

步骤一中所述的在镜筒内壁上钻出螺纹孔的具体过程为：通过光路设计得到待固定的分光棱镜的摆放角度，通过该摆放角度得到待固定的分光棱镜在镜筒中的位置投影，螺纹孔打孔的位置就是该待固定的分光棱镜摆放位置投影的对称中心和一个边中点连线延长线上。

本发明的有益效果为：本发明的一种立方体棱镜的固定装置及方法将立方体分光棱镜通过机械结构使其变成一个“普通透镜”，即外轮廓为圆形的透镜，这样就可以把立方体分光棱镜的固定和安装按照现有的完善的圆形透镜的固定方式固定在镜筒中，达到准确定位，方便拆卸的同时，使整个镜筒的结构变得紧凑和美观。实现立方体分光棱镜准确的定位，并能方便的拆卸。避免了因为矩形外轮廓而采取的固定方法造成的需要单独加工固定结构，固定困难，机械加工困难，成本增加，和其他镜片安装固定不统一，外形不美观等确定，让立方体分光棱镜成为了一个普通镜片，这样可以采用普通圆形镜片经典的固定方式。

附图说明

图1为本发明的一种立方体棱镜的固定装置结构示意图；

图2为本发明的一种立方体棱镜的固定装置中棱镜固定片结构示意图；

图3为本发明的一种立方体棱镜的固定装置中棱镜固定片结构剖视图；

图4为本发明的一种立方体棱镜的固定装置安装过程示意图；

图5为本发明的一种立方体分光棱镜的固定装置应用在镜筒中的结构示意图；

其中：1、棱镜固定片，101、矩形槽，102、通光孔，103、通孔，2、待固定的分光棱镜，3、镜筒，4、压圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1-附图3，本发明的一种立方体棱镜的固定装置包括两个结构相同的圆形的棱镜固定片1；

所述棱镜固定片1一端面的中间开有矩形槽101，所述矩形槽101的底面开有矩形通光孔102，所述通光孔102、矩形槽101和棱镜固定片1同轴；两个棱镜固定片1的矩形槽101的侧壁分别和待固定的分光棱镜2相对的两个面间隙配合。

两个棱镜固定片1中至少一个上开有通孔103。通孔103用于待固定的分光棱镜2的在相应镜筒3中的径向定位，通孔103的位置通过相应镜筒3中的螺纹孔位置决定，镜筒3中的螺纹孔位置通过光路设计中待固定的分光棱镜2的摆放角度决定。

所述通孔103的数量至少为一个。

所述通光孔102的尺寸大于待固定的分光棱镜2的通光孔102尺寸小于待固定的分光棱镜2的外形尺寸。

和立方体分光棱镜外部轮廓相配合的棱镜固定片1是一个圆柱形钢件，棱镜固定片1的一面铣出矩形通光孔102，该通光孔102的尺寸要求要大于立方体分光棱镜要求的通光尺寸，小于立方体分光棱镜的外轮廓尺寸，该通光孔102的中心和棱镜固定片1的圆心重合。棱镜固定片1的另一面铣出和立方体分光棱镜外轮廓尺寸相同的矩形槽101，并且该矩形槽101的中心和背面的通光孔102中心重合，通过尺寸配合较紧的间隙配合要求是立方体分光棱镜能嵌入到该矩形槽101内但不能自由移动。为了能让整个立方体分光棱镜嵌入槽内，铣透矩形槽101的矩形直角边缘。和圆形镜片不同，由于棱镜在镜筒3中的径向位置不能随意变动，所以必须将立方体分光棱镜的径向位置固定，所以在棱镜固定片1的一端钻通孔103，用于棱镜固定片1在镜筒3中的径向位置固定。为了保证加工过程的顺利进行以及配合精度，矩形槽101的两个边铣削加工至棱镜固定片1的外缘。

参见附图4，一种立方体棱镜的固定方法包括以下步骤：

步骤一：在镜筒3的内壁上钻出螺纹孔，所述螺纹孔和所述棱镜固定片1上的通孔103在同一圆周上；

步骤二：将带有通孔103的棱镜固定片1轴向放入镜筒3中，通孔103和镜筒3上的螺纹孔相对，螺钉穿过棱镜固定片1上的通孔103和镜筒3上的螺纹孔配合，将棱镜固定片1轴向固定；

步骤三：将待固定的分光棱镜2推入镜筒3中，和已经固定的棱镜固定片1的矩形槽101间隙配合；

步骤四：将另一片棱镜固定片1放入镜筒3中，通过矩形槽101和待固定的分光棱镜2间隙配合；

步骤五：通过压圈4将两个棱镜固定片1和待固定的分光棱镜2组成的整体压紧在镜筒3内。

步骤一中所述的在镜筒3内壁上钻出螺纹孔的具体过程为：通过光路设计得到待固定的分光棱镜2的摆放角度，通过该摆放角度得到待固定的分光棱镜2在镜筒3中的位置投影，螺纹孔打孔的位置就是该待固定的分光棱镜2摆放位置投影的对称中心和一个边中点连线延长线上。

参见附图5，是一款识别防伪码的物理识别相机主镜筒3的机械机构设计图。该镜筒3的光学设计中有一片立方体分光棱镜将光束分为垂直的两部分。该镜筒3的机械结构设计中立方体分光棱镜的固定方式就采用本发明提出的固定方法。装配时，先安装镜筒3前的几片透镜，然后将第一片棱镜固定片1安装到镜筒3中，通过径向的螺钉定位使一个棱镜固定片1径向位置固定。然后将立方体分光棱镜固定到棱镜固定片1的相配合的矩形槽101内，再将第二片棱镜固定片1的矩形槽101面向内安装到镜筒3内，从而配合压紧立方体分光棱镜。最后用压圈4将棱镜固定片1和立方体分光棱镜组成的整体压紧，轴向固定在镜筒3内。

采用本发明提出的固定方法后，整个镜筒3外部轮廓为一个圆柱体，外形统一美观。避免了在圆柱形镜筒3内加工矩形槽101这一机械加工的难点，同时也避免了分体结构产生的机械误差和外形不统一不美观，提高了加工效率降低了加工成本。