反射棱镜简介

反射棱镜是光学系统中的重要组件，可作为平面镜的替代品，用于改变光路和控制图像方向。与平面镜不同，反射棱镜设计为具有内部反射表面的单片玻璃块，在稳定性，耐用性和易于对准方面具有优势。

本文提供了反射棱镜的详细概述，它们的类型以及它们在现代光学系统中的应用。

反射棱镜的结构和功能

反射棱镜由集成到单个玻璃块中的两个或更多个平面反射表面组成。这些表面被设计为在内部反射光，确保整个光路保持在棱镜内。

临界角和全内反射 (TIR):如果光在反射表面上的入射角大于临界角，则发生全内反射，从而在不需要额外涂层的情况下保持高光学效率。

用于部分反射的金属涂层:在一些光线落在临界角以下的情况下，可以将反射金属涂层施加到表面以确保完全反射。

在许多应用中，反射棱镜由于其优异的机械稳定性、对环境退化的敏感性降低以及易于集成到光学系统中而优于平面镜。

反射棱镜的类型

反射棱镜大致可分为三类:

简单的反射棱镜

楔形棱镜 (双反射棱镜)

复合棱镜 (多重反射棱镜)

根据所需的光路和图像方向，每种类型在光学系统中用于特定目的。

简单的反射棱镜

简单的反射棱镜是最基本的类型，由单个反射表面组成。它们被设计成改变光路而不引入显著的图像反转。

Iso-矩形反射棱镜 (图2): 最常见的类型，该棱镜具有90 ° 反射面，使光路偏转90 °。它广泛用于需要紧凑和简单的光学系统中。

等边反射棱镜 (图3): 该棱镜将光路偏转60 °，可以通过调整棱镜的几何形状设计为其他偏转角度。

道威棱镜 (图4): 一个独特的棱镜，改变光的方向，而不改变其方向。当旋转时，由棱镜产生的图像旋转两倍。

楔形棱镜 (双反射棱镜)

楔形棱镜由形成二面角的两个反射表面组成。这些棱镜用于实现特定的光路变化，在需要精确偏转角的应用中特别有用。

半五棱镜 (图5): 二面角为22.5 °，该棱镜将光路偏转45 °。它通常用于显微镜观察系统中，以重定向光路以方便查看。

直角棱镜 :( 图6) 具有半五角棱镜，入射光和出射光之间的两个角度为30 °，角度为60 °。直角棱镜也可用于显微镜中的观察系统，以将光的垂直轴转向易于观察的方向。

五棱镜 (图7): 具有45 ° 二面角，将光路偏转90 °。该棱镜通常用于代替简单的90 ° 反射棱镜，以避免图像反转。

双反射矩形棱镜 (图8): 具有90 ° 二面角，该棱镜将光路偏转180 °，有效地反转了光的方向。它是频繁的ly用于图像反转系统。

复合棱镜 (多重反射棱镜)

复合棱镜涉及多个反射表面，并设计用于更复杂的光路操纵。这些棱镜在需要扩展光路或特定图像取向的应用中特别有用。

双反射矩形棱镜 :( 图8) 具有双反射直角棱镜，两个角度为90 °，入射光和出射光之间的角度为180 °。棱镜的形状与单反射直角棱镜的形状完全相同。双反射矩形棱镜通常用于图像传输系统。

菱形棱镜 :( 图9) 示出了在入射光和出射光之间具有180 ° 的两个角度和360 ° 的角度的菱形棱镜，其可以平移光轴。菱形棱镜主要用于调整双目仪器中的程序距离。如图10所示，菱形棱镜具有公共光轴，在一对菱形棱镜的出射平面后面有一对目镜，并以入射前的光轴为菱形棱镜旋转轴的中心线，因此，两个菱形棱镜可以颠倒，以调整眼睛的距离。在图10中，b1是调整前的眼距，b2是调整后的眼距。

图10: 一对菱形棱镜来调整眼睛的距离

施密特棱镜 (图11): 使光路偏转45 ° 的三重反射棱镜。其长的光路允许光路的折叠，减少光学系统的整体尺寸。

图12: 使用Schmidt棱镜的折叠光路

莱曼棱镜 (图13): 另一个三重反射棱镜，在引入横向偏移的同时保持光路的平行度。该棱镜用于需要对齐和分离光路的应用。

反射棱镜在光学系统中的应用

反射棱镜广泛用于各种光学仪器，包括:

望远镜和双筒望远镜: 重定向光路并减小仪器的整体尺寸。

显微镜: 调整视角以获得更好的人体工程学。

图像反转系统: 反转或旋转图像而不改变其方向。

折叠光学: 将长光路压缩到较小的物理空间。

反射棱镜是现代光学系统中不可或缺的组件，可对光路，图像方向和系统紧凑性进行精确控制。从简单的单反射棱镜到复杂的多反射设计，这些组件可在从科学研究到消费电子产品的各个领域中广泛应用。

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反射棱镜是现代光学系统的基石，可实现对光路和图像方向的精确控制。