[发明专利]垂直水平补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及一种垂直水平补偿器，可实现水平一维、铅垂二维光线或水平二维、铅垂一维光线的自动光学补偿，属于光学测量技术领域。

背景技术

科研及生产实践中都离不开定向基准，高精度水平、垂直定向基准光线的获取需要借助精密自动补偿装置来实现。现有的补偿方式有轴承框架悬挂式(CN200720192542.9)，吊丝重力悬挂式(CN03270759.2)，电子伺服补偿式(CN200720093067.X)，光学安平法(CN95231114)。上述现有技术存在以下缺点和不足：1、悬挂轴承机构所存在的磨擦影响仪器精度的提高；2、吊丝重力悬挂式用于高精度垂准的二维稳定较难，而且为了保证吊丝的柔性，吊丝的截面积必须做得很小，系统的抗震性差，时间长了吊丝易变形，使仪器产生难以克服的静态漂移，另外它对吊丝的要求很高，受到现有材料的限制难以达到更高要求；3、电子伺服补偿需要通过机械运动调整光线，系统构成复杂，结构体积大，且影响补偿精度的环节多，如控制系统测量元件精度、执行元件精度及其它控制环节的精度，都将对系统补偿精度产生影响，而且存在的基准转换误差大，装调麻烦，制造成本高，不能实现补偿的零能耗等缺点。本发明涉及的垂直水平补偿器为液体光学自动补偿方式，不同于以往的补偿方法。本发明采用上平面透镜直接与等腰反射棱镜胶合，下平面透镜与五棱镜和分光棱镜胶合在一起，上下平面透镜之间放置光学液体，利用光线在棱镜与光学液体中折转的匹配关系，实现自动光学补偿，解决了以往单层液体补偿装置(CN99122674.7)需要加大对液体的入射角，来避免入射光与出射光重叠的问题，有利于扩大补偿范围，提高精度；实现了以往液体光学补偿没有实现的二维水平方向光学补偿，同时具有垂直补偿的功能。

发明内容

本发明目的在于提供一种垂直水平补偿器。该装置能够同时补偿掉水平和铅垂指向的光学系统中，由于壳体摆放不平而造成的水平光线相对水平面的偏离，垂直光线相对铅垂方向的偏离。对水平光线方向，该装置可实现二维光学补偿，即同时补偿掉壳体倾斜造成的水平指向光线相对水平面的偏离和在水平面内的摆动角位移。

本发明的技术方案是：本发明提供一种垂直水平补偿器，由等腰反射棱镜(1)、上平面透镜(4)、光学液体(5)、下平面透镜(7)、平面透镜(9)、五棱镜(10)、分光棱镜(12)和液槽(15)组成。

上述的上平面透镜(4)的上表面与等腰反射棱镜(1)的底面相胶合，下平面透镜(7)的下表面与平面透镜(9)、五棱镜(10)和分光棱镜(12)相胶合，两平面透镜平行放置，之间注入光学液体(5)。光学液体自然表面(6)与上平面透镜(4)相分离，由液槽(15)密封。

上述的等腰反射棱镜(1)的反射面(2)和反射面(3)与上平面透镜(4)的下表面夹角都为30°，且利用上平面透镜(4)的下表面进行全反射。

上述的等腰反射棱镜(1)的反射面(2)和反射面(3)都为平面反射时，可同时实现水平方向一维补偿和铅垂方向二维补偿。

上述的等腰反射棱镜(1)的反射面(2)和反射面(3)两者之一为屋脊反射面时，可实现二维水平补偿，消除壳体绕水平出射光线(13)方向转动、倾斜造成的出射光线在水平面内的摆动角位移，同时实现铅垂方向的一维垂直补偿。

上述的垂直水平补偿器，入射光线(8)垂直下平面透镜(7)入射，向上透射光学液体(5)进入等腰反射棱镜(1)中，反射后的光线(14)再次透过光学液体(5)，经过五棱镜(10)两次反射成水平光线(13)，直接经五棱镜(10)和分光棱镜(12)透射为铅垂光线(11)。

本发明能够解决的主要技术问题及其积极效果是：

1、能够同时实现水平一维、铅垂二维补偿或水平二维、铅垂一维补偿；

2、解决了以往单层液体补偿装置需要加大对液体的入射角，来避免入射光与出射光重叠的问题，有利于扩大补偿范围，提高补偿精度；

3、可以逆光路使用；

4、可广泛应用于平行光管，摄像系统和激光准直系统的铅垂及水平指向的自动光学补偿。

附图说明

附图为垂直水平补偿器结构示意图；

附图标号说明：1-等腰反射棱镜；2-等腰反射棱镜的反射面；3-等腰反射棱镜的反射面；4-上平面透镜；5-光学液体；6-光学液体自然表面；7-下平面透镜；8-入射光线；9-平面透镜；10-五棱镜；11-铅垂光线；12-分光棱镜；13-水平光线；14-反射后的光线；15-液槽。

具体实施方式

如附图所示，本发明涉及的垂直水平补偿器由等腰反射棱镜(1)、上平面透镜(4)、光学液体(5)、下平面透镜(7)、平面透镜(9)、五棱镜(10)、分光棱镜(12)和液槽(15)组成。上平面透镜(4)的上表面与等腰反射棱镜(1)的底面相胶合，下平面透镜(7)的下表面与平面透镜(9)、五棱镜(10)和分光棱镜(12)相胶合，两平面透镜平行放置，之间注入光学液体(5)，光学液体自然表面(6)与上平面透镜(4)相分离，由液槽(15)密封，入射光线(8)垂直下平面透镜(7)入射，向上透射光学液体(5)进入等腰反射棱镜(1)中，反射后的光线(14)再次透过光学液体(5)，经过五棱镜(10)二次反射成水平光线(13)，直接经五棱镜(10)和分光棱镜(12)透射为铅垂光线(11)。