曲面棱镜、曲面棱镜组件及其加工方法技术

本发明专利技术涉及一种曲面棱镜、曲面棱镜组件及其加工方法，解决了曲面棱镜不易安装固定，棱镜的相位调整困难的问题。一种曲面棱镜组件，包括曲面棱镜、镜框、螺纹压圈和定位块；曲面棱镜组件包括凹面、凸面、设置在棱镜外侧面的相位定位平端面和台阶倒角，镜框内孔开有与凹面的光轴平行的定位槽；定位块为圆柱形截切体且与大径侧面所在圆柱体相匹配；定位块9外侧弧面设置有与定位槽匹配的凸棱；螺纹压圈可旋入镜框的内孔并压在台阶倒角的台阶面上。本发明专利技术曲面棱镜的装夹结构简单，可实施性好，安装过程中无需对棱镜相位进行调整，可靠性高。

Prism and prism assembly and its processing method

The invention relates to a curved surface prism, a curved surface prism component and a processing method, which solves the problem that the surface prism is not easy to be fixed and fixed, and the phase adjustment of the prism is difficult. A curved surface prism component, consisting of a curved surface prism, a frame, a threaded ring and a positioning block; a curved surface prism module consists of a concave surface, a convex surface, a phase positioning flat end and a step chamfered angle set at the outer side of the prism. The inner hole of the frame has a positioning slot parallel to the concave optical axis, and the positioning block is a cylindrical section and the side of the large diameter. The cylinder is matched; the 9 outer surface of the positioning block is provided with a convex edge that matches the positioning slot; the threaded ring can be swirled into the inner hole of the frame and pressed on the step surface of the step chamfered corner. The prism of the invention has simple clamping structure, good implementation and no need to adjust the prism phase in the installation process, and the reliability is high.

【技术实现步骤摘要】
曲面棱镜、曲面棱镜组件及其加工方法
本专利技术属于光学元件加工及超精密加工
，涉及一种双面为球面的特殊棱镜及其加工方法。
技术介绍
Féry.C.H于1911年基于罗兰圆原理提出的一种曲面棱镜，该棱镜的两个工作表面均为球面，且两个球面具有较大的面倾角，使其同时具有分光和成像能力，当应用在光谱系统中作为分光元件时，可以大大简化系统的结构，减轻系统的质量。但曲面棱镜为非回转对称零件，不易装夹和加工。目前曲面棱镜多采用粘接方式固定，如文献AnnalenaAltbauer,MarkusGlier,AndreasMezger,etc.highprecisionassemblingprocessandoptomechanicalcharacterizationoftheopticalsubassembliesfortheenmaphyperspectralimagerinstrument所示。但采用粘接方式固定需要针对使用环境选择合适的胶水，对注胶工艺水平要求也非常高，同时还需要经过大量的分析、试验才能进行实施，否则非常容易因胶水固化收缩产生应力，导致棱镜变形而无法满足光学系统的使用要求。专利CN103116211A介绍了一种基于斜垫圈的压圈固定方式，其特征要求曲面棱镜的凸面和外圆同轴，凹面铣磨出倾斜的平端面用于安装，安装后使用拨杆对曲面棱镜相位的调整。该方法由于曲面棱镜需要加工安装平端面，材料需要保留额外的体积，斜垫圈也不易加工，另外安装入镜框后还需要对相位进行调整。
技术实现思路
为了解决曲面棱镜不易安装固定，棱镜的相位调整困难的问题，本专利技术提出了一种曲面棱镜、曲面棱镜组件及其加工方法。本专利技术的技术解决方案是：一种曲面棱镜，包括凹面4和凸面3，其特殊之处是，所述曲面棱镜的外侧面设置有台阶倒角2，所述台阶倒角2将外侧面分为大径侧面和小径侧面；所述大径侧面为圆柱形截切体的外侧面，所述圆柱形截切体的截切面为相位定位平端面1；所述相位定位平端面1与凹面的光轴5平行。进一步地，上述相位定位平端面1与凹面的光轴5和凸面的光轴6所确定的光轴主截面垂直。进一步地，上述台阶倒角2的台阶面与凹面的光轴5垂直。一种曲面棱镜组件，包括曲面棱镜，所述曲面棱镜组件包括凹面4和凸面3，其特殊之处是，还包括镜框7、螺纹压圈8和定位块9；所述曲面棱镜还包括设置在棱镜外侧面的相位定位平端面1和台阶倒角2，所述台阶倒角2将棱镜外侧面分为大径侧面和小径侧面，所述相位定位平端面1平行且位于小径侧面上；所述镜框7的内孔为圆形且与曲面棱镜的大径侧面配合，所述镜框7的内孔开有与凹面的光轴5平行的定位槽71；所述曲面棱镜嵌入镜框7内；所述定位块9为圆柱形截切体且与大径侧面所在圆柱体相匹配；所述定位块9外侧弧面设置有与定位槽71匹配的凸棱91；所述螺纹压圈8可旋入镜框7的内孔并压在台阶倒角2的台阶面上。进一步地，上述相位定位平端面1与凹面的光轴5和凸面的光轴6所确定的光轴主截面垂直。进一步地，上述台阶倒角2的台阶面与凹面的光轴5垂直。上述曲面棱镜组件的加工方法，包括以下步骤：1)加工曲面棱镜10：加工凸面3、凹面4和外圆，要求外圆与凹面同心；在外圆上加工台阶倒角2，要求台阶倒角的台阶面与凹面的光轴垂直；在外圆的大径圆周面上加工相位定位平端面1，要求相位定位平端面1垂直于凹面的光轴5和凸面的光轴6所确定的光轴主截面；2)安装曲面棱镜：将曲面棱镜10安装到镜框7中，使用定位块9对曲面棱镜10的进行限位，通过螺纹压圈8旋紧至台阶面的方式对曲面棱镜10和定位块9进行固定，形成曲面棱镜组件。进一步地，上述步骤2中使用定位块9对曲面棱镜10的进行限位的具体方法是采用定位块9上的凸棱91与镜框7的内孔上的定位槽71配合的方式实现的。本专利技术的有益效果：1、本专利技术曲面棱镜的装夹结构简单，可实施性好。2、棱镜安装过程中无需对棱镜相位进行调整，可靠性高。附图说明图1是本专利技术曲面棱镜的加工示意图；图2是图1的右视图；图3是本专利技术曲面棱镜组件的结构示意图；图4是本专利技术曲面棱镜组件的立体结构示意图；图5是本专利技术曲面棱镜组件的爆炸图；其中：1-相位定位平端面，2-台阶倒角，3-凸面，4-凹面，5-凹面的光轴，6-凸面的光轴，7-镜框，71-定位槽，8-螺纹压圈，9为定位块，91-凸棱，10-曲面棱镜。具体实施方式一种曲面棱镜，包括凹面4和凸面3，曲面棱镜的外侧面设置有台阶倒角2，台阶倒角2将外侧面分为大径侧面和小径侧面；大径侧面为圆柱形截切体的外侧面，圆柱形截切体的截切面为相位定位平端面1；相位定位平端面1与凹面的光轴5平行。相位定位平端面1与凹面的光轴5和凸面的光轴6所确定的光轴主截面垂直。台阶倒角2的台阶面与凹面的光轴5垂直。一种曲面棱镜组件，包括曲面棱镜、镜框7、螺纹压圈8和定位块9；镜框7的内孔为圆形且与曲面棱镜的大径侧面配合，镜框7的内孔开有与凹面的光轴5平行的定位槽71；曲面棱镜嵌入镜框7内；定位块9为圆柱形截切体且与大径侧面所在圆柱体相匹配；定位块9外侧弧面设置有与定位槽71匹配的凸棱91；螺纹压圈8可旋入镜框7的内孔并压在台阶倒角2的台阶面上。该曲面棱镜组件的加工方法，包括以下步骤：1)加工曲面棱镜10：加工凸面3、凹面4和外圆，要求外圆与凹面同心；在外圆上加工台阶倒角2，要求台阶倒角的台阶面与凹面的光轴垂直，方便使用螺纹压圈进行固定；在外圆的大径圆周面上加工相位定位平端面1，要求相位定位平端面1垂直于凹面的光轴5和凸面的光轴6所确定的光轴主截面，用于进行定位棱镜的相位，防止安装后棱镜发生转动。2)安装曲面棱镜：将曲面棱镜10安装到镜框7中，使用定位块9对曲面棱镜10的进行限位，用于限制棱镜和镜框的的相对转动，并实现相位的定位；通过螺纹压圈8旋紧至台阶面的方式对曲面棱镜10和定位块9进行固定，形成曲面棱镜组件。其中，使用定位块9对曲面棱镜10的进行限位的具体方法是采用定位块9上的凸棱91与镜框7的内孔上的定位槽71配合的方式实现的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲面棱镜，包括凹面(4)和凸面(3)，其特征在于：所述曲面棱镜的外侧面设置有台阶倒角(2)，所述台阶倒角(2)将外侧面分为大径侧面和小径侧面；所述大径侧面为圆柱形截切体的外侧面，所述圆柱形截切体的截切面为相位定位平端面(1)；所述相位定位平端面(1)与凹面的光轴(5)平行。

【技术特征摘要】
1.一种曲面棱镜，包括凹面(4)和凸面(3)，其特征在于：所述曲面棱镜的外侧面设置有台阶倒角(2)，所述台阶倒角(2)将外侧面分为大径侧面和小径侧面；所述大径侧面为圆柱形截切体的外侧面，所述圆柱形截切体的截切面为相位定位平端面(1)；所述相位定位平端面(1)与凹面的光轴(5)平行。2.根据权利要求1所述的曲面棱镜，其特征在于：所述相位定位平端面(1)与凹面的光轴(5)和凸面的光轴(6)所确定的光轴主截面垂直。3.根据权利要求1或2所述的曲面棱镜，其特征在于：所述台阶倒角(2)的台阶面与凹面的光轴(5)垂直。4.一种曲面棱镜组件，包括曲面棱镜，所述曲面棱镜包括凹面(4)和凸面(3)，其特征在于：还包括镜框(7)、螺纹压圈(8)和定位块(9)；所述曲面棱镜还包括设置在外侧面的相位定位平端面(1)和台阶倒角(2)，所述台阶倒角(2)将外侧面分为大径侧面和小径侧面，所述相位定位平端面(1)平行且位于小径侧面上；所述镜框(7)的内孔为圆形且与曲面棱镜的大径侧面配合，所述镜框(7)的内孔开有与凹面的光轴(5)平行的定位槽(71)；所述曲面棱镜嵌入镜框(7)内；所述定位块(9)为圆柱形截切体且与大径侧面所在圆柱体相匹配；所述定位块(9)外侧弧面设置有与定位槽(71)匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡炳樑，李立波，赵强，孙丽军，闫鹏，唐兴佳，武俊强，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61