专利名称：空气介质分体式二向直角头的制作方法
技术领域：
本发明属于几何量角度测量领域，涉及一种二向直角头，特别是涉及一种空气介质分体式二向直角头。
背景技术：
二向直角头又叫零距直角头，是准直望远镜或光电自准直仪等光电测角仪器的重要附件。二向直角头使光学视线折转90°，用来建立互相垂直的光学视线，或与光学视线垂直的光学平面及若干个互相平行的光学平面等。常用的二向直角头采用整体式结构，由一块玻璃五棱镜13和一块胶合在其半透半反面上的玻璃楔镜12制成。整体式玻璃二向直角头结构及原理图见图I和图2所示五棱镜使光学直视视线精确转角90°，胶合楔镜使入射光线不发生折转，透射后继续向前。当改变五棱镜工作面夹角角度值时，也可制成非90°的特定光束偏转角装置。 整体式玻璃二向直角头具有以下局限性(I)当通光口径增大时，由于光线在玻璃中的光程增大，玻璃对光能的吸收也增大，当通光口径大于Φ30πιπι时光能损耗显著，此结构不适用于对通光口径要求较大的场
口 O(2)光学视线精确转角90°需满足以下条件a、两反射面成准确的45°夹角；b、两反射面垂直于同一平面，此项要求常称为“塔差”;C、两反射面的平面度。玻璃五棱镜由于用整块玻璃制成，两反射面既要保证45°夹角，又要保证垂直于同一平面，工艺上很难实现，并且一旦镀膜就无法修复。因此一般的玻璃五棱镜在垂直面内出射光与入射光的平行度往往是“角分”级的，由于“塔差”的影响很难实现90°精确转角。(3)由于玻璃五棱镜胶合楔镜后两玻璃面很难做到严格平行，直射出射光会发生偏转或平移，影响测量精度。

发明内容
本发明针对上述整体式玻璃二向直角头的局限性,提供一种空气介质分体式二向直角头，以提高其测量精度降低制造成本，改善和扩展使用范围。实现本发明目的的技术方案一种空气介质分体式二向直角头，其包括中空长方体状的壳体，壳体的三个相邻侧面分别开设透射光通光孔、折射光通光孔和入射光通光孔共三个通光孔，三个通光孔分别与防尘罩弹性连接；壳体上下两端面为平行端面，平行度不大于2"，分别与上顶板和下底板用螺钉联接；反光镜I和反光镜II呈三角柱状，分别固定在两个三角状的反光镜安装板上，两个反光镜安装板固定在下底板上，并使得反光镜I与反光镜II之间为45°夹角；所述的反光镜I中间带有反光镜透射光通光孔，反光镜透射光通光孔与透射光通光孔对齐。如上所述的一种空气介质分体式二向直角头，其所述的反光镜I和反光镜II为K9玻璃制成的反光镜，工作面涂镀介质膜，其余非工作面磨砂；反光镜I中间带有的反光镜透射光通光孔直径为Φ15_。如上所述的一种空气介质分体式二向直角头，其所述的反光镜I和反光镜II分别用光学结构胶胶合在两个反光镜安装板上；两个反光镜安装板通过螺钉固联下底板。如上所述的一种空气介质分体式二向直角头，其所述的下底板为板状六面体，上下两面为工作面，研磨加工平行度不大于2"，平面度不大于O. I μ m ;研磨反光镜安装板安装面，使反光镜I、反光镜II与下底板的下底面垂直度即“塔差”不大于3";调整光镜安装板与下底板之间的安装螺钉，保证反光镜I与反光镜II之间的45°夹角不大于2"。本发明的效果在于本发明所述的空气介质分体式二向直角头，装置零部件采用温度膨胀系数很小的Nb-因瓦钢制造，反光镜采用微晶玻璃制造，仪器因温度变化(-5 35°C)引起的角度测量误不大于±1"。由于两反射面间的介质为空气，不存在玻璃内长光程的光能损耗，因此可制成较大的通光口径，容易捕捉目标，使用方便。出射光与入射光90°转角误差不大于2"，也可按使用要求制成其他转角角度；与90°转角平面相垂直的 平面内，出射光与入射光的平行度不大于3"。当二向直角头位置偏转时，能显著减小自准直像的变化量。基座底基面贴住平板摆动±5°，自准直仪检测值的变化量不大于±1"。


图I为整体式玻璃二向直角头结构图；图2为图I 二向直角头原理示意图；图3为空气介质分体式二向直角头原理图；图4为空气介质分体式二向直角头整体图；图5为空气介质分体式二向直角头分解图；图中1.上顶板；2.壳体；3.透射光通光孔；4.反光镜I ;5.反光镜透射光通光孔；6.下底板；7.反光镜安装板；8.反光镜II ；9.折射光通光孔；10.入射光通光孔；11.防尘罩；12.楔镜；13.五棱镜。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明所述的空气介质分体式二向直角头作进一步描述。如图4和图5所示，本发明所述的空气介质分体式二向直角头由上顶板I、壳体2、反光镜I 4、下底板6、反光镜安装板7、反光镜II 8和防尘罩11等组成。其中，中空长方体状的壳体2的三个相邻侧面分别开设透射光通光孔3、折射光通光孔9和入射光通光孔10共三个通光孔，三个通光孔分别与防尘罩11弹性连接；壳体2上下两端面为平行端面，平行度不大于2"，分别与上顶板I和下底板6用螺钉联接；反光镜I 4和反光镜II 8呈三角柱状，分别用光学结构胶胶合在两个三角状的反光镜安装板7上，两个反光镜安装板7通过螺钉固联在下底板6上，并使得反光镜I 4与反光镜II 8之间为45°夹角；所述的反光镜I 4中间带有直径为Φ 15mm的反光镜透射光通光孔5，反光镜透射光通光孔5与透射光通光孔3对齐。上述的反光镜I 4和反光镜II 8为K9玻璃制成的反光镜，工作面涂镀介质膜，其余非工作面磨砂。上述的下底板6为板状六面体，上下两面为工作面，研磨加工平行度不大于2〃，平面度不大于O. I μ m ;研磨反光镜安装板7安装面，使反光镜I 4、反光镜II 8与下底板6的下底面垂直度即“塔差”不大于3";调整光镜安装板7与下底板6之间的安装螺钉，保证反光镜I 4与反光镜II 8之间的45°夹角不大于2"。如图3所示，本发明所述的空气介质分体式二向直角头使用时，打开防尘罩11，用准直望远镜或光电自准直仪等光电测角仪器光轴对准入射光通光孔10，入射光线中间光线通过反光镜透射通光孔5和透射光通光孔3后沿原光路出射，其余部分经过反光镜I 4和反光镜II 8折转90°通过折射光通光孔9出射。上述金属零件为Nb-因瓦钢加工制成，使用完毕后工作面用脱脂棉蘸酒精或汽油擦拭，并涂油保护，盖上防尘罩11保存。本发明所述的空气介质分体式二向直角头采用空心分体式设计方案，使入射光 一部分通过通光孔沿原路出射，另一部分经过反光镜I和反光镜II折转90°出射，光线始终在空气介质中传播，最大程度的减少光能的损失；其摒弃整体式采用分体式，便于提高90°转角或固定转角误差，同时兼顾“塔差”的影响，进而提高测量精度，降低简化使用条件，降低制造成本；去掉楔镜避免直通光线通过玻璃介质发生的光线偏转或平移。本发明所述的空气介质分体式二向直角头零部件采用温度膨胀系数很小的Nb-因瓦钢制造，反光镜采用微晶玻璃制造，把仪器的使用环境扩大到野外；根据测量仪器光源波长的不同镀相应的介质膜，提高反射率(最高可到98%)可应用于较远距离目标的测量，也可解决目标反光镜反射率低或平面度差的测量情况；通过调整玻璃反光镜的45°夹角的位置，保证入射光与折转的出射光在水平方向上为90°或固定夹角；通过修磨玻璃反光镜的金属镜座与底板的接触面，保证反射面与底板底面的垂直度即“塔差”(不大于2")，以保证90°转角的出射光与入射光在垂直方向上平行；采用在光线直视方向留有通光孔的方式保证光线在原光路的基础上传播方向不变；二向直角头上下两底板基面均与五棱镜棱线垂直，便于对直角头与光电自准直仪类仪器相对位置精确找正。
权利要求
1.一种空气介质分体式二向直角头，其特征在于它包括中空长方体状的壳体(2),壳体(2 )的三个相邻侧面分别开设透射光通光孔(3 )、折射光通光孔(9 )和入射光通光孔(10 )共三个通光孔，三个通光孔分别与防尘罩(11)弹性连接；壳体(2)上下两端面为平行端面，平行度不大于2"，分别与上顶板(I)和下底板(6)用螺钉联接； 反光镜I (4)和反光镜II (8)呈三角柱状，分别固定在两个三角状的反光镜安装板(7)上，两个反光镜安装板(7)固定在下底板(6)上，并使得反光镜I (4)与反光镜II (8)之间为45°夹角； 所述的反光镜I (4)中间带有反光镜透射光通光孔(5),反光镜透射光通光孔(5)与透射光通光孔(3)对齐。
2.根据权利要求I所述的一种空气介质分体式二向直角头，其特征在于所述的反光镜I (4)和反光镜II (8)为K9玻璃制成的反光镜，工作面涂镀介质膜，其余非工作面磨砂；反光镜I (4)中间带有的反光镜透射光通光孔(5)直径为Φ15πιπι。
3.根据权利要求2所述的一种空气介质分体式二向直角头,其特征在于所述的反光镜I (4)和反光镜II (8)分别用光学结构胶胶合在两个反光镜安装板(7)上；两个反光镜安装板(7 )通过螺钉固联下底板(6 )。
4.根据权利要求3所述的一种空气介质分体式二向直角头，其特征在于所述的下底板(6)为板状六面体，上下两面为工作面，研磨加工平行度不大于2〃，平面度不大于O.I μ m ;研磨反光镜安装板(7)安装面，使反光镜1(4)、反光镜II (8)与下底板(6)的下底面垂直度即“塔差”不大于3";调整光镜安装板(7)与下底板(6)之间的安装螺钉，保证反光镜I (4)与反光镜II (8)之间的45°夹角不大于2"。
全文摘要
本发明提供一种空气介质分体式二向直角头。其包括中空长方体状的壳体，壳体的三个相邻侧面分别开设透射光通光孔、折射光通光孔和入射光通光孔共三个通光孔，三个通光孔分别与防尘罩弹性连接；壳体上下两端面为平行端面，平行度不大于2〞，分别与上顶板和下底板用螺钉联接；反光镜Ⅰ和反光镜Ⅱ呈三角柱状，分别固定在两个三角状的反光镜安装板上，两个反光镜安装板固定在下底板上，并使得反光镜Ⅰ与反光镜Ⅱ之间为45°夹角；所述的反光镜Ⅰ中间带有反光镜透射光通光孔，反光镜透射光通光孔与透射光通光孔对齐。本发明由于两反射面间的介质为空气，不存在玻璃内长光程的光能损耗，可制成较大的通光口径，容易捕捉目标，使用方便。
文档编号G01C1/00GK102819089SQ201210319168
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者张忠武, 王强, 张俊杰, 王蕾, 赵功伟, 李永刚 申请人:北京航天计量测试技术研究所, 中国运载火箭技术研究院