專利名稱：垂直水平補償器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種垂直水平補償器，可實現(xiàn)水平一維、鉛垂二維光線或水平二維、鉛 垂一維光線的自動光學補償，屬于光學測量技術領域。
背景技術：
科研及生產(chǎn)實踐中都離不開定向基準，高精度水平、垂直定向基準光 線的獲取需要借助精密自動補償裝置來實現(xiàn)?，F(xiàn)有的補償方式有軸承框架懸 掛式(CN200720192542. 9)，吊絲重力懸掛式(CN03270759. 2)，電子伺服補償式 (CN200720093067.X)，光學安平法(CN95231114)。上述現(xiàn)有技術存在以下缺點和不足1、 懸掛軸承機構所存在的磨擦影響儀器精度的提高；2、吊絲重力懸掛式用于高精度垂準的 二維穩(wěn)定較難，而且為了保證吊絲的柔性，吊絲的截面積必須做得很小，系統(tǒng)的抗震性差， 時間長了吊絲易變形，使儀器產(chǎn)生難以克服的靜態(tài)漂移，另外它對吊絲的要求很高，受到現(xiàn) 有材料的限制難以達到更高要求；3、電子伺服補償需要通過機械運動調(diào)整光線，系統(tǒng)構成 復雜，結構體積大，且影響補償精度的環(huán)節(jié)多，如控制系統(tǒng)測量元件精度、執(zhí)行元件精度及 其它控制環(huán)節(jié)的精度，都將對系統(tǒng)補償精度產(chǎn)生影響，而且存在的基準轉換誤差大，裝調(diào)麻 煩，制造成本高，不能實現(xiàn)補償?shù)牧隳芎牡热秉c。本發(fā)明涉及的垂直水平補償器為液體光 學自動補償方式，不同于以往的補償方法。本發(fā)明采用上平面透鏡直接與等腰反射棱鏡膠 合，下平面透鏡與五棱鏡和分光棱鏡膠合在一起，上下平面透鏡之間放置光學液體，利用光 線在棱鏡與光學液體中折轉的匹配關系，實現(xiàn)自動光學補償，解決了以往單層液體補償裝 置(CN99122674. 7)需要加大對液體的入射角，來避免入射光與出射光重疊的問題，有利于 擴大補償范圍，提高精度；實現(xiàn)了以往液體光學補償沒有實現(xiàn)的二維水平方向光學補償，同 時具有垂直補償?shù)墓δ堋?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種垂直水平補償器。該裝置能夠同時補償?shù)羲胶豌U垂指 向的光學系統(tǒng)中，由于殼體擺放不平而造成的水平光線相對水平面的偏離，垂直光線相對 鉛垂方向的偏離。對水平光線方向，該裝置可實現(xiàn)二維光學補償，即同時補償?shù)魵んw傾斜造 成的水平指向光線相對水平面的偏離和在水平面內(nèi)的擺動角位移。本發(fā)明的技術方案是本發(fā)明提供一種垂直水平補償器，由等腰反射棱鏡(1)、上 平面透鏡(4)、光學液體( 、下平面透鏡(7)、平面透鏡(9)、五棱鏡(10)、分光棱鏡(12)和 液槽(15)組成。上述的上平面透鏡的上表面與等腰反射棱鏡(1)的底面相膠合，下平面透鏡 (7)的下表面與平面透鏡(9)、五棱鏡(10)和分光棱鏡(12)相膠合，兩平面透鏡平行放置， 之間注入光學液體(5)。光學液體自然表面(6)與上平面透鏡(4)相分離，由液槽(15)密 封。上述的等腰反射棱鏡(1)的反射面(2)和反射面(3)與上平面透鏡(4)的下表面夾角都為30°，且利用上平面透鏡的下表面進行全反射。上述的等腰反射棱鏡(1)的反射面(2)和反射面(3)都為平面反射時，可同時實 現(xiàn)水平方向一維補償和鉛垂方向二維補償。上述的等腰反射棱鏡(1)的反射面(2)和反射面(3)兩者之一為屋脊反射面時， 可實現(xiàn)二維水平補償，消除殼體繞水平出射光線(1 方向轉動、傾斜造成的出射光線在水 平面內(nèi)的擺動角位移，同時實現(xiàn)鉛垂方向的一維垂直補償。上述的垂直水平補償器，入射光線(8)垂直下平面透鏡(7)入射，向上透射光學 液體( 進入等腰反射棱鏡(1)中，反射后的光線(14)再次透過光學液體(5)，經(jīng)過五棱 鏡(10)兩次反射成水平光線(13)，直接經(jīng)五棱鏡(10)和分光棱鏡(12)透射為鉛垂光線 (11)。本發(fā)明能夠解決的主要技術問題及其積極效果是1、能夠同時實現(xiàn)水平一維、鉛垂二維補償或水平二維、鉛垂一維補償；2、解決了以往單層液體補償裝置需要加大對液體的入射角，來避免入射光與出射 光重疊的問題，有利于擴大補償范圍，提高補償精度；3、可以逆光路使用；4、可廣泛應用于平行光管，攝像系統(tǒng)和激光準直系統(tǒng)的鉛垂及水平指向的自動光 學補償。


附圖為垂直水平補償器結構示意圖；附圖標號說明1-等腰反射棱鏡；2-等腰反射棱鏡的反射面；3-等腰反射棱鏡的 反射面；4-上平面透鏡；5-光學液體；6-光學液體自然表面；7-下平面透鏡；8-入射光線； 9-平面透鏡；10-五棱鏡；11-鉛垂光線；12-分光棱鏡；13-水平光線；14-反射后的光線； 15-液槽。
具體實施例方式如附圖所示，本發(fā)明涉及的垂直水平補償器由等腰反射棱鏡(1)、上平面透鏡 (4)、光學液體(5)、下平面透鏡(7)、平面透鏡(9)、五棱鏡(10)、分光棱鏡(12)和液槽(15) 組成。上平面透鏡的上表面與等腰反射棱鏡(1)的底面相膠合，下平面透鏡(7)的下 表面與平面透鏡(9)、五棱鏡(10)和分光棱鏡(12)相膠合，兩平面透鏡平行放置，之間注入 光學液體(5)，光學液體自然表面(6)與上平面透鏡(4)相分離，由液槽(1 密封，入射光 線(8)垂直下平面透鏡(7)入射，向上透射光學液體( 進入等腰反射棱鏡(1)中，反射后 的光線(14)再次透過光學液體(5)，經(jīng)過五棱鏡(10) 二次反射成水平光線(13)，直接經(jīng)五 棱鏡(10)和分光棱鏡(12)透射為鉛垂光線(11)。
權利要求
1.一種垂直水平補償器，主要用于光學鉛垂和水平指向的自動補償，其特征在于上 平面透鏡的上表面與等腰反射棱鏡(1)的底面膠合在一起，下平面透鏡(7)的下表面 與平面透鏡(9)、五棱鏡(10)和分光棱鏡(1 膠合在一起，兩平面透鏡平行放置，之間注入 光學液體(5)，光學液體自然表面(6)與上平面透鏡(4)相隔一間距，由液槽(1 密封，入 射光線⑶垂直下平面透鏡(7)入射，向上透射光學液體(5)進入等腰反射棱鏡⑴中，反 射后的光線(14)再次透過光學液體(5)，經(jīng)過五棱鏡(10)兩次反射成水平光線(13)，直接 經(jīng)五棱鏡(10)和分光棱鏡(1 透射為鉛垂光線(11)。
2.根據(jù)權利要求1所述的鉛垂水平補償器，其特征在于所述的等腰反射棱鏡(1)的 反射面( 和反射面C3)與上平面透鏡(4)的下表面夾角都為30°，且利用上平面透鏡(4) 的下表面進行全反射。
3.根據(jù)權利要求1所述的鉛垂水平補償器，其特征在于所述的等腰反射棱鏡(1)的 反射面(2)和反射面(3)兩者之一為屋脊反射面時，可實現(xiàn)二維水平補償，消除殼體繞水平 出射光線(13)方向轉動、傾斜造成的出射光線在水平面內(nèi)的擺動角位移，同時實現(xiàn)鉛垂方 向的一維垂直補償。
4.根據(jù)權利要求1所述的垂直水平補償器，其特征在于所述的等腰反射棱鏡(1)的 反射面(2)和反射面(3)都為平面反射時，可同時實現(xiàn)水平方向一維補償和鉛垂方向二維 補償。
5.根據(jù)權利要求1所述的垂直水平補償器，其特征在于可以逆光路使用。
6.根據(jù)權利要求1所述的垂直水平補償器，其特征在于所述的光學液體(5)的折射 率值大于等于1. 49且小于等于1. 50。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學測量領域，涉及一種垂直水平補償器。該裝置基于液體光學補償原理，可同時實現(xiàn)水平和鉛垂補償。該裝置的上平面透鏡與等腰反射棱鏡相膠合，下平面透鏡與五棱鏡及分光棱鏡相膠合，上下平面透鏡之間注入光學液體，通過光學液體與上下兩個反射棱鏡的匹配關系，實現(xiàn)水平一維、鉛垂二維光線或水平二維、鉛垂一維光線的自動光學補償?？蓮V泛應用于平行光管，攝像系統(tǒng)和激光準直系統(tǒng)的鉛垂及水平指向的自動光學補償。
文檔編號G02B5/04GK102141401SQ20101058640
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權日2010年12月14日
發(fā)明者劉邦魁, 王加科, 賀文俊, 鄭建平, 鄭陽 申請人:長春理工大學