棱柱的角度、位置和表(biǎo)麵數有助於定義類型和功能。要了解最流行的棱鏡是如何工作的,以及如何(hé)最好地使用(yòng)光反射和折射(shè)應用,考慮直角棱鏡,屋頂棱鏡和組合棱鏡。有關棱鏡(jìng)如何工作的理論以及(jí)具有十多種獨特幾何形狀(zhuàng)的(de)選擇指南(nán),請(qǐng)參閱光學棱(léng)鏡簡介。

直角棱鏡

到目(mù)前為止,最(zuì)常用的棱鏡是45°-90°-45°棱鏡,俗稱直角棱鏡。它可以(yǐ)通過多(duō)種方式(shì)實現與圖像奇偶性或偏差(chà)相關的不同結(jié)果,因其三角形(xíng)麵上的角度(dù)而得名。45°-90°-45°棱鏡最常見的應用(yòng)是將(jiāng)其視為直角棱鏡,它隻有一個反(fǎn)射,使入射光(guāng)線偏離90°。生成的圖像將變成左手,但(dàn)根據棱鏡的位置,可以反轉或還原(圖1)

圖1:45°-90°-45°為直角棱鏡,顯示反轉(zhuǎn)(左(zuǒ))和反轉(右)

使用棱柱體的斜邊麵而不是腿部麵,可以實現另一(yī)種稱為(wéi)porro棱柱體的(de)配置。由於發生兩次反射,因此會生成右手圖像。當使用porro棱鏡時,光線(xiàn)的(de)方向是相反的,因為物體進入和圖像離開同一個麵。棱鏡的位置決定是旋轉還是僅僅發生偏差(圖2)。


圖2:Porro係統固定180°旋轉

最後,45°-90°-45°棱鏡也可用作DOVE棱鏡。DOVE棱鏡將圖像旋轉180°,但由於僅發生一次反射,因此根據棱鏡的位置,圖(tú)像將變為反轉或反轉(圖3)。

屋脊棱鏡

棱(léng)鏡屋脊由兩個相互成90°的反射麵組成。與任何其他反射麵(miàn)相比,它在功能上是等效的,但慣用手不會改變(biàn)。一個很好(hǎo)的例子是amici(屋(wū)脊)棱鏡,它基本上是一個帶屋頂的直角(jiǎo)棱鏡。在此配置下,仍會發生90°的(de)偏差,但奇偶性不會改變。屋頂棱柱體通常與其他棱柱體一起使用,以實現所需的奇偶性。

組合棱鏡

許多組合棱鏡可(kě)以通過對所用單個棱鏡(jìng)表(biǎo)麵的方向和/或塗層進行輕微調整來實現。最終,應用程(chéng)序決定了所(suǒ)需的組合類型。考慮最著名的組(zǔ)合棱鏡:PARROR係統(tǒng),Pechan(屋脊)棱(léng)鏡,分(fèn)束器。

porro棱鏡通常與自身結合(hé)使用,以創(chuàng)建總共有四次反射的porro係統(圖4)。由於它能夠在保持右手習慣的情況下產生與原始圖像旋(xuán)轉180°的倒置圖像(xiàng),這(zhè)種類型的圖像安裝棱鏡對於雙目和望遠鏡應(yīng)用非常有用。請務必記住,光線路(lù)徑確實會發生位移,這(zhè)一事實在調整porro係統中使用的其他光學部(bù)件(如雙筒望遠鏡的物鏡和目鏡)時(shí)必須加以考慮。


圖4:Porro係統固定180°旋轉

另一種圖像安裝棱鏡(jìng)是Pechan(屋頂)棱鏡(jìng)(圖5),由施(shī)密(mì)特棱鏡和半五棱鏡組成。它攜(xié)帶六(liù)個全反射和一個小的氣隙,以允許棱鏡係統內(nèi)的TIR。偶數次(cì)反射使圖像保持右手。如果精確對齊,則不會沿對象的軸(zhóu)產(chǎn)生位移,盡管圖像是反轉的。


使用(yòng)Pechan屋脊棱鏡旋轉180°

最後,但可能是最容易識別的組合棱鏡,是立方體分光棱鏡(圖6)。與(yǔ)平板分束器(通(tōng)常是帶有介電和抗反射(AR)塗層的平麵窗口)不同,立方體分(fèn)束器由兩個直角棱鏡組成。通常,兩個棱鏡(jìng)粘附(fù)在一起,但也存在光(guāng)學接觸分(fèn)束器。為了“分(fèn)裂”入射光(guāng)束,在其中一(yī)個直角棱鏡的斜邊(biān)上塗上一層電介質塗層。該塗(tú)層在一個方向上(shàng)反射(shè)光束的一部分,並允許另一個方(fāng)向(xiàng)通過整個立方體傳(chuán)輸。塗層的類型決定了這種(zhǒng)分裂是50/50、30/70還(hái)是70/30,以及透(tòu)射或反射的特定波長和/或(huò)偏振。由於熟練的(de)驗光師(shī)需要精確對準以將兩個斜邊粘在一起或接觸在一起,因此最好購買(mǎi)一個完整的(de)分束(shù)器組(zǔ)件,而不(bú)是嚐試使用(yòng)兩個相同的直角(jiǎo)棱鏡。

圖6:立方體分光棱鏡

了解每(měi)個(gè)特定幾何體背後的光學理論有(yǒu)助(zhù)於為任何應用選擇最佳棱鏡或棱鏡組合。