棱柱的(de)角度、位置和表麵數有助於定義類型和功能。要了解(jiě)最流行的棱鏡是如何工作的,以及如何最好地使用光反射和折射應用,考慮直角棱(léng)鏡,屋頂棱鏡和組合(hé)棱鏡。有關棱鏡如何工作的(de)理(lǐ)論以(yǐ)及具有十多種獨特幾何形狀的選擇指(zhǐ)南,請參閱光學棱鏡簡介。
直角棱鏡
到目前為止,最常用的棱鏡是45°-90°-45°棱鏡,俗稱(chēng)直角棱鏡。它可以通(tōng)過多種(zhǒng)方式實現與圖像奇偶性或偏差相關的不同結果,因其三角形麵上的角度而(ér)得名(míng)。45°-90°-45°棱鏡最常見的應用是將其視為直角棱鏡(jìng),它隻有一(yī)個反射(shè),使入射光線偏離90°。生成的圖像將變成左手,但根據棱鏡的位置,可以反轉或(huò)還(hái)原(圖1)
圖1:45°-90°-45°為直角棱鏡,顯示反轉(左)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porro棱柱體的配置。由於發(fā)生(shēng)兩次(cì)反射,因此會生成右手圖像。當使用porro棱鏡時,光線的方向是相(xiàng)反的,因為物體進入和圖像離開同一個麵(miàn)。棱鏡的位置決定是旋轉還是僅僅發生偏差(圖2)。

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(yī)次反射,因此根據棱鏡的位置,圖像(xiàng)將變為反(fǎn)轉或反轉(圖3)。
屋脊(jǐ)棱鏡
棱鏡屋脊由兩個相(xiàng)互(hù)成90°的反射麵(miàn)組成。與(yǔ)任何其他反射麵相比,它在(zài)功能上是等效的,但慣用手不會改變。一個很好的例子(zǐ)是amici(屋(wū)脊)棱鏡,它基本上是一(yī)個帶(dài)屋頂的直角棱鏡。在此配置下,仍會發生90°的偏差(chà),但奇偶(ǒu)性不會改變。屋頂棱柱體通(tōng)常與其他棱柱體一起使用,以實現所需的奇偶(ǒu)性。
組(zǔ)合棱(léng)鏡
許多組合棱鏡(jìng)可以通過對所用(yòng)單個棱鏡表麵的方向和/或塗層進行(háng)輕微調整來實現。最終,應用程序決定了所需的組合類型。考慮最著名的組合棱鏡:PARROR係統,Pechan(屋脊)棱鏡,分束器。
porro棱鏡通常與(yǔ)自身結合使用,以創建總共有四次反射(shè)的(de)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(yuán)始圖像旋轉(zhuǎn)180°的倒置圖像,這種類型的圖像安裝棱鏡對於雙目和望遠鏡(jìng)應用非常有用。請務必記住,光線路徑確實會發生位移,這一事實在調整porro係統中使用的其他光學(xué)部(bù)件(如雙筒(tǒng)望遠鏡的物鏡和目鏡)時必須加以考慮。

另一種圖(tú)像安裝(zhuāng)棱鏡是Pechan(屋頂)棱鏡(圖5),由施密特棱鏡和半五棱鏡組成。它攜帶六個全反射和一(yī)個小的氣隙,以允(yǔn)許棱鏡係統內(nèi)的TIR。偶(ǒu)數次反射使圖像(xiàng)保持(chí)右手。如果(guǒ)精確對齊,則不會沿對象的軸產生位移,盡管圖像是反(fǎn)轉的。

最後,但可能是最容易識(shí)別的組合棱鏡(jìng),是立方體分光棱鏡(圖6)。與(yǔ)平板分束器(通常是(shì)帶有介電(diàn)和抗反射(AR)塗層(céng)的平麵窗口)不同(tóng),立方體分束器由兩個直角棱鏡組成。通常,兩個棱鏡粘附在一(yī)起,但也存在光學接觸分束器。為了“分裂”入(rù)射光束,在其中一個直角棱鏡的斜(xié)邊上塗上一層電介質塗層。該塗層在(zài)一個方向(xiàng)上反射(shè)光束的一部分,並允許另一個方向通過整個立方體傳輸。塗層的類型決定了(le)這種分裂是50/50、30/70還(hái)是70/30,以及透射或反(fǎn)射的特定波長和/或偏(piān)振(zhèn)。由於熟練的驗光(guāng)師需要精確對準以將兩個斜邊粘(zhān)在一起或接觸在(zài)一(yī)起,因此最好購買一(yī)個完整的分束器(qì)組件,而不是嚐試使(shǐ)用兩個相同的直角棱(léng)鏡。
了解每(měi)個特定幾何(hé)體背後的光學(xué)理論有助於為(wéi)任何應用選擇最佳棱鏡或棱鏡組合。