用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及光学仪器，具体地说，是涉及用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜及其制造方法。
背景技术
现有的自准直光学系统参见图1，其包括主物镜1、分光棱镜2、调焦镜3、分光棱镜4、目镜6、分化板7以及狭缝照明镜组5、自准直接收镜组8、光电接收器9和反射镜100′。其中分光棱镜是一个起透射和反射双重作用的光学元件，其透射部分和主物镜1、调焦镜3以及分化板7和目镜6组成望远光学系统；其反射部分用来沟通狭缝照明组件5和自准直接收镜组8，组成三共轴系统。从狭缝照明镜组5发出的光线通过分光棱镜4、调焦镜3、分光棱镜2和经主物镜射出平行光束，该平行光束投射到反射镜100′上，经反射以平行光束射入主物镜1，然后沿原路返回，其中一部分通过分光棱镜2进入自准直接收镜组8，另一部分经调焦镜3和分光棱镜4成像在分化板7上供目视观察。
在上述系统中，反射镜100′一般采用平面反射镜，但采用平面反射镜存在以下问题：平面反射镜对光线的反射具备二维的敏感特性，即当平面反射镜方位和俯仰发生变化时，会相应引起反射光线围绕法线发生方位和俯仰的变化，此特性不利于寻找自准直返回像。而直角棱镜对入射光线的俯仰角度变化不敏感，仅对入射光线的方位变化按照反射定律进行反射，因此，直角棱镜开始被应用于自准直光学系统中，多被用作角度变化测量时的目标载体使用。当入射光线与直角棱镜的主截面重合时，反射光线与入射光线保持平行，即实现自准直功能。但是，在直角棱镜的应用过程中，经常会暴露出由于棱镜的有效面积不够大，且当自准直光学系统的应用环境比较局促，经常发生光学系统不易与直角棱镜进行对准的问题，目前，针对上述问题通常的解决方法是增大直角棱镜的斜边面积，但在增大斜边面积的同时，也增加了直角棱镜的体积，直角棱镜的重量大大增加，同时瞄准过程中也容易造成自准直光能量的损失。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜，以提高直角棱镜的反射面积，有效提高光学系统光源能量的利用率，从而更好地实现自准直光学系统的自准直功能及提高自准直光学系统瞄准时的环境适用性。
为了实现上述目的，本发明的用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜，包括基板和设置于基板上的棱镜体，所述棱镜体表面具有多个并排设置的直角棱镜，所述每个直角棱镜的两个直角面的其中一直角面为光入射时的反射面，另一直角面为光出射时的反射面。
上述的用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜，其中，所述棱镜体为整体式棱镜体。
上述的用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜，其中，所述整体式棱镜体表面设置有多个直角齿，以构成所述直角棱镜。
上述的用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜，其中，所述棱镜体为分体式棱镜体。
上述的用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜，其中，所述分体式棱镜体由多个棱镜组成，所述每个棱镜具有相互垂直的第一直角面，且相邻两个棱镜的第一直角面相互垂直，以构成所述直角棱镜的两个直角面。
上述的用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜，其中，还包括第二棱镜体，所述第二棱镜体包括多个第二直角棱镜，所述每个第二直角棱镜对应一所述直角齿，且每一第二直角棱镜的直角面结合于各自对应的直角齿内，以构成内反射式棱镜。
上述的用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜，其中，所述直角齿以并联方式分布于所述整体式棱镜上。
上述的用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜，其中，所述多个棱镜以串联和并联相结合的方式设置于所述基板上。
进一步地，本发明还提供上述用于自准直光学系统中的复合型直角棱镜的制造方法，该方法包括如下工艺步骤：(1)设置一基板，(2)在所述基板上连接一棱镜体，其特征在于，在所述步骤2中，还包括在所述棱镜体表面并排设置多个直角棱镜的步骤，在该步骤中，每个直角棱镜的两个直角面的其中一直角面为光入射时的反射面，另一直角面为光出射时的反射面。
上述的制造方法，其中，在所述棱镜体表面并排设置多个直角棱镜的步骤包括：
提供一整体式棱镜；
于所述整体式棱镜表面设置多个直角齿以形成所述多个直角棱镜。
上述的制造方法，其中，在所述棱镜体表面并排设置多个直角棱镜的步骤包括：
提供多个棱镜，每个棱镜具有相互垂直地第一直角面；
将多个棱镜并排连接于所述基板上，并使相邻两个棱镜的第一直角面相互垂直以形成所述直角棱镜的两个直角面。
上述的制造方法，其中，在所述棱镜体表面并排设置多个直角棱镜的步骤包括：
提供两整体式棱镜；
于每个所述整体式棱镜体表面设置多个直角齿，
提供与所述直角齿对应的多个第二直角棱镜，并将多个第二直角棱镜中的每一第二直角棱镜的直角面结合于每一直角齿内，以构成内反射式棱镜；
将结合有第二直角棱镜的两整体式棱镜串联连接于所述基板上。
上述的制造方法，其中，所述直角齿以并联方式分布于所述整体式棱镜上。
上述的制造方法，其中，所述多个棱镜以串联和并联相结合的方式设置于所述基板上。
本发明的有益功效在于，采用本发明的制造方法制得的复合型直角棱镜通过多个并排设置的直角棱镜，使得平行的自准直入射光线，无论在有效面积的任意点射入后，出射光线与入射光线均保持平行，且出射光线自身也保持平行，从而扩大了棱镜的有效反光面积，提高了自准直光学系统光能量的利用效率，从而更好地实现了自准直光学系统的自准直功能及提高了自准直光学系统瞄准时的环境适用性。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
图1为现有技术的自准直光学系统结构示意图；
图2为本发明一实施例的复合型直角棱镜的立体图；
图3为本发明另一实施例的复合型直角棱镜的立体图；
图4为图2中复合型直角棱镜的局部侧视图；
图5为图3中复合型直角棱镜的局部侧视图；
图6为图3中复合型直角棱镜的光路图；
图7为本发明再一实施例的复合型直角棱镜的立体图；
图8为图7中复合型直角棱镜的局部侧视图；
图9为图7中复合型直角棱镜的光路图。
其中，附图标记
1-主物镜
2-分光棱镜
3-调焦镜
4-分光棱镜
5-狭缝照明组件
6-目镜
7-分化板
8-自准直接收镜组
100′-反射镜
100、200、300-复合型直角棱镜
10-基板
20-棱镜体
21-棱镜
211-第一直角面
22-直角齿
220-第二胶层
230-第二棱镜体
231-第二直角棱镜
30-胶层
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
本发明的复合型直角棱镜主要用于自准直光学系统中，将主物镜射出的平行光束反射，以平行光束回射入主物镜。
参阅图2及图4，本发明一实施例的复合型直角棱镜100，本实施例的复合型直角棱镜为外反射式，其包括基板10和设置于基板上的棱镜体20，棱镜体20通过胶层30胶合于基板10上，棱镜体20为整体式棱镜体，其为一表面设置有多个直角齿22的整体式棱镜21，该多个直角齿22即为直角棱镜，该每个直角棱镜的两个直角面的其中一直角面为光入射时的反射面，另一直角面为光出射时的反射面。较佳地，直角棱镜22(即直角齿)以并联方式分布于该整体式棱镜21上。
本实施例的复合型直角棱镜100的制造方法，包括如下工艺步骤：
(1)设置基板10；
(2)提供整体式棱镜21，于整体式棱镜21表面设置多个直角齿22以形成多个直角棱镜，每个直角棱镜的两个直角面的其中一直角面为光入射时的反射面，另一直角面为光出射时的反射面；然后将整体式棱镜21通过胶层30胶合于基板10上。当然，此处基板10与整体式棱镜21的连接方式并不局限于胶合方式，还可以通过光胶的方式实现。
为了保证一束平行的入射光线，在复合型直角棱镜的任意位置入射后，其出射光线之间的方位偏差不大于3″，直角棱镜22的塔差最好不大于3″，塔差之差亦不大于±1.5″，直角面构成的棱线的不平行度互差不大于30″。
参阅图3及图5，本发明另一实施例的复合型直角棱镜200，本实施例的复合型直角棱镜也为外反射式，其包括基板10和设置于基板上的棱镜体20，棱镜体20通过胶层30胶合于基板10上，与上一实施例不同之处在于：棱镜体20为分体式棱镜体，其由多个棱镜21组成，每个棱镜21具有相互垂直的第一直角面211，且相邻两个棱镜21的第一直角面211相互垂直，以构成直角棱镜22的两个直角面。较佳地，多个棱镜21以串联和并联相结合的方式设置于基板10上，以使构成的直角棱镜22以串联和并联相结合的方式分布于棱镜体上。当然，此处多个棱镜21与基板10的连接方式并不局限于胶合方式，还可以通过光胶的方式实现。
另外，分体式棱镜体的结构也并不局限于图5中示出的结构，其可以是一个方形棱镜上结合多个具有相互垂直的第一直角面的直角棱镜的结构，还可以是多个棱镜体结构，每个棱镜体为一个方形棱镜结合一个具有相互垂直的第一直角面的直角棱镜，在此就不一一举例。
本实施例的复合型直角棱镜200的光路图可以参阅图6，从图6可以看出，平行的自准直入射光线，无论在有效面积的任意点射入后，出射光线与入射光线均保持平行，且出射光线自身也保持平行。
本实施例的复合型直角棱镜200的制造方法，包括如下工艺步骤：
(1)设置基板10；
(2)提供多个棱镜21，每个棱镜21具有相互垂直的第一直角面211，将多个棱镜并排连接于基板10上，并使相邻两个棱镜的第一直角面相互垂直以形成直角棱镜22的两个直角面，该两个直角面的其中一直角面为光入射时的反射面，另一直角面为光出射时的反射面。
为了保证一束平行的入射光线，在复合型直角棱镜的任意位置入射后，其出射光线之间的方位偏差不大于3″，直角棱镜22的塔差最好不大于3″，塔差之差亦不大于±1.5″，直角面构成的棱线的不平行度互差不大于30″。
参阅图7及图8，本发明再一实施例的复合型直角棱镜300，本实施例的复合型直角棱镜为内反射式，其基本结构与第一实施例的结构相同，也包括基板10和设置于基板上的棱镜体20，棱镜体20通过胶层30胶合于基板10上，棱镜体20为两个其上设置有多个直角齿22的整体式棱镜21，不同之处在于：还包括第二棱镜体230，第二棱镜体230包括多个第二直角棱镜231，该第二直角棱镜231与直角齿22的对应，且每一第二直角棱镜231的直角面通过第二胶层220结合于各自对应的直角齿22内，以构成内反射式棱镜。较佳地，直角棱镜22(也叫直角齿22)以并联方式分布于该整体式棱镜21上。本实施例的光路图可参阅图9，从图9可以看出，平行的自准直入射光线，无论在有效面积的任意点射入后，出射光线与入射光线均保持平行，且出射光线自身也保持平行。
本实施例的复合型直角棱镜300的制造方法，包括如下工艺步骤：
(1)设置基板10；
(2)提供两整体式棱镜21；
(3)于每个整体式棱镜21表面设置多个直角齿22，
(4)提供与直角齿22对应的多个第二直角棱镜231，并将多个第二直角棱镜中的每一第二直角棱镜的直角面结合于每一直角齿内，以构成内反射式棱镜；
(5)将结合有第二直角棱镜的两整体式棱镜21串联连接于基板10上。
为了保证一束平行的入射光线，在复合型直角棱镜的任意位置入射后，其出射光线之间的方位偏差不大于3″，直角棱镜231的塔差最好不大于3″，塔差之差亦不大于±1.5″，直角面构成的棱线的不平行度互差不大于30″。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。