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棱镜的种类以及应用

栏目:行业动态 发布时间:2024-11-26

棱镜主要是一种由两两相交但彼此均不平行的平面围成的透明物体,用以分光或使光束发生色散;棱镜不仅可以使光线偏移,还可以用来调整图像方向。棱镜的加工材料有很多种光学玻璃,石英,氟化钙,硒化锌,锗。

棱镜分为直角棱镜,等边棱镜,五角棱镜,屋脊棱镜,道威棱镜,分光合色棱镜,偏振分光棱镜,角锥棱镜,楔形棱镜,斜方棱镜,鲍威尔棱镜等,每个棱镜根据需求进行光学镀膜。

棱镜应用领域为:相机,投影机,光学仪器,指纹仪,准之仪,测距仪,探像器,机械瞄准镜,太阳能转换器,测距仪,正像望远镜,激光治疗设备,激光测量系统等

 


直角棱镜

  直角棱镜通常用来折转光路或使光学系统所成的像偏转,选择不同入射面可以使光路偏转90°或180°,此时成像颠倒情况也不同。直角棱镜也可用于合像、光束偏移等应用。

当光从棱镜直角面入射时,光线会在棱镜斜面上发生全内反射,并从另一个直角面出射,光束实现90°反射。>>当光从棱镜的斜面入射时,光会在直角面发生两次全反射,最后以平行于入射光束的方向从斜面出射,光路实现180°反射,另外此时产生的180°偏转与光入射角度无关。与普通的反射镜相比,直角棱镜有以下优点:

· 直角棱镜本身有较大的接触面积,且有45°、90°等典型角度,易于调整。

· 对于机械应力具有更好的稳定性。

· 折转光线的原理是全反射,与反射镜的干涉原理不同,对镀膜依赖相对较低

直角棱镜- 偏转、偏移

功能 将光线偏转90°、图像为左旋性、组合用于图像/光束偏移

应用 内镜、显微镜、激光校准、医疗仪器



等边棱镜

  等边棱镜的三个角的角度都为60°,同时又称为色散棱镜。

当一束光倾斜入射到第一面时,由于玻璃的折射率和波长有关,其不同颜色的光折射不同的角度,这样在另一侧便出现一个光谱。顶角为60°时,可以兼得分散和最少反射损失。色散能力越高或阿贝数越小的玻璃,产生的角色散越大。

功能 把一束光分散成不同的颜色

应用 光谱分析实验和仪器之中



五角棱镜

  五角棱镜的特性是光线由90°角的任一面垂直入射,然后经其45°角的两个面反射,从90°角的另一面出射,入射光线和出射光线等于90°角,这样应用五角棱镜可把光轴转过90°。最近以来,利用五角棱镜的这个特性进行大平面的平面性测量 [1]  ,即把五角棱镜绕水平轴作旋转时出射光线在垂直面内扫出一个平面,反之绕垂直轴旋转,可测定水平面内的平面性,当采用激光作光源时,由于激光射程远,便可以扫出一个很大的平面,这对于用作房屋建设、大工程建设中的平面性测量显然是简单方便而又精度高的,因此五角棱镜的需要愈来愈多。

五角棱镜无法实现根据临界角原理的内部全反射。因此,此棱镜的两个反射面一般被镀上铝膜,并涂了黑漆,其入射面和出射面镀了MgF2 单层防反射膜,

功能 将光线偏转90° 、图像为右旋性

应用 视觉瞄准、投影、测量显示系统



屋脊棱镜

  屋脊棱镜(RoofPrism)体积较小而且可以使物镜和目镜位于一条直线上,因此常用于极紧凑的双筒镜。与普罗棱镜相比,屋脊棱镜有两个主要的缺点,一是光线的损失多,成像较暗;二是对装配精度要求高,难于制造,价格也较贵,制造精良的屋脊棱镜在性能方面可以赶上但不会超过普罗棱镜。 

屋脊棱镜关键在于存在屋脊面,所谓屋脊面就是光路里面会遇到一个屋脊形的由两个反射面夹起来的反射面,两个面的棱在光路正中,所以有的屋脊棱镜可以看到中间有条分界线,其实也可以理解为把光束分成两半再拼合起来。

功能 将光线偏转90°、图像1为右旋性将光线偏转45°、图像2为右旋性

应用 显微镜、望远镜目镜采用屋脊棱镜结构的望远镜,通常称为ROOF屋脊式望远镜,而采用保罗棱镜结构的望远镜,通常称为保罗式望远镜。望远镜刚面市的年代都是采用保罗式,随着望远镜技术的发展,

屋脊式才营运而生,屋脊式望远镜由于结构相对复杂,生产工艺高,所以制造成本高,一般都应用于高端的望远镜。



道威棱镜

结构及原理:利用临界角原理实现内部全反射,视场角有效,通常由两个三棱镜组成,两个棱镜的底面互贴在一起,形成一个接近90°的夹角;

功能 道威棱镜是一种像旋转器。光线经过此棱镜后,此像被颠倒180°。另外,使此棱镜以其光轴为轴旋转时,像的旋转角为棱镜旋转角的两倍。

应用 干涉测量、天文、模型识别、在检测器后面或周围的视角成像



分光合色棱镜

  合色棱镜是投影仪中常用的一种光学元件,它的原理是是将三基色单色光图像组合,形成最终屏幕上的彩色图案。

结构上,它是由带有不同镀膜的棱镜,经粘合后制成的。如下图所示。例如,红光反射膜对红光来说是一面镜子,会使红光发生反射;对蓝光和绿光来说相当于一片玻璃,可以被透过。

它在投影仪中工作时,红绿蓝三色图像分别从三个方向入射,经三色棱镜反射后,从同一方向出射,就形成了彩色的图像。由这四块镀制特定光学薄膜直角棱镜胶合而成

从上边来看,合色棱镜对光具有分光和折射的作用。当我们使用白光照射时,棱镜通过折射使不同波长(即颜色)的光分开,再加上不同反射膜的反射作用,最终呈现出漂亮的光学现象。

应用范围: 光学镜头,照相机,便携式摄录机,光谱设备

1。技术应用上

合色棱镜的英文是X-Cube

合色棱镜是LCD多媒体投影仪及LCD背投电视的核心光学组件——合色分色棱镜组的构成元件。

2。智力玩具

某宝上现在也叫光之立方合色棱镜

光学仪器是由单个或多个光学器件组合构成。光学仪器主要分为两大类,一类是成实像的光学仪器,如幻灯机、照相机等;另一类是成虚像的光学仪器,如望远镜、显微镜、放大镜等。


偏振分光棱镜

  偏振分光棱镜是一种用于分离光线的水平偏振和垂直偏振的光学元件。偏振分光棱镜是通过在直角棱镜的斜面镀制多层膜结构,然后胶合成一个立方体结构,利用光线以布鲁斯特角入射时P偏振光透射率为1而S偏振光透射率小于1的性质,在光线以布鲁斯特角多次通过多层膜结构以后,达到使的P偏振分量完全透过,而绝大部分S偏振分量反射(至少90%以上)的一个光学元件。

功能偏振分光棱镜用于将一束光的水平偏振和垂直偏振分开,P光与S光的透过率之比大于1000,同时保证P光透过率在90%以上。具有应力小、消光比高、成像质量好、光束偏转角小等特点。波长涵盖420-1600nm区域。可用作起偏、检偏、光强调节等场合。


角锥棱镜

 角锥棱镜是一种作回射用的玻璃元件,它用三个90°角回射入射光束。

角锥棱镜是一种作回射用的玻璃元件,它用三个90°角回射入射光束。这些玻璃角的误差必须在几秒精度以内,但是入射面可以有5″以上的误差而对角锥棱镜的性能无明显的影响。

功能 将光线偏转180°、图像为左旋性、不论棱镜的方向如何,将进入棱镜面的任何光束反射回其本身。

应用 干涉测量、轴线校准、测距、激光追踪、精密校准



楔形棱镜

  楔镜(又名楔角棱镜)是一种带有倾角斜面的光学棱镜,主要在光学领域用于光束控制偏移。楔角棱镜两面的倾角比较小,它能够使得光路向较厚的有一边偏折,如果使用一个楔形棱镜可以对入射光路进行一定角度的偏移,两个楔形棱镜组合使用可以当做变形棱镜使用,主要用于校正激光光束。在光学领域中楔形棱镜是一种立项的光路调整器件,两个可旋转的棱镜可以在一定范围(10°)内调整出射光束的方向。

功能 单独使用可将激光光束偏转至一定的角度、

应用 光束偏转、可调谐激光、不规则形状成像、红外成像、监控、遥测或红外分光镜等光学系统



菱形棱镜(斜方棱镜)

  斜方棱镜也叫做菱形棱镜,可以让光线入射棱镜面经过两次全反射之后产生侧向位移,但同时不改变传播方向。在通过镀膜和胶合可以制作称为分光棱镜或者经过镀膜之后制作成偏振光束分光棱镜。目前斜方棱镜广泛在显微镜和潜望镜中使用。

功能 偏移光轴而不改变旋性、方向保持不变(没有光线偏转

应用 放大镜 、测距器、激光仪器

 


保罗棱镜

   保罗棱镜是手持双筒望远镜中最常用到的光学零件,通过它可以将物镜所成的倒像再次上下颠倒变成正像,保罗棱镜本身的结构非常简单,横截面就是一个等腰直角三角形,三个夹角分别是45°,45°和90°,所以制造难度非常低,另外保罗棱镜是利用全反射的原理反射入射光线,并不需要镀反射膜,而且一组保罗棱镜只需要在斜边所在的两个面镀增透膜,所以保罗棱镜的成本相对较低!并且保罗棱镜也不存在双像差和相位差,所以采用保罗棱镜的望远镜,往往可以获得很好的光学效果,售价也比较低廉。但是保罗的入射光线和出射光线并不在一条线上,这种结构导致望远镜的体积和重量都比较大,而且物镜中心间距过大,导致望远镜的立体感过强,不适合观测几米以内的近距离目标。目前保罗棱镜主要应用在低端手持望远镜和大口径望远镜以及军用等特种望远镜上,对于低端产品而言,可以用很低的价格实现比较好的光学效果。对大口径望远镜而言,本身就不存在便携性,用保罗棱镜根本没关系,而且成本也更低效果更好。对于军用望远镜而已,采用保罗棱镜可以获得更牢固的结构。



鲍威尔棱镜

  鲍威尔棱镜是一种光学划线棱镜,它使激光束通过后可以zuiyou化地划成光密度均匀、稳定性好、直线性好的一条直线。鲍威尔棱镜划线优于柱面透镜的划线模式,能消除高斯光束的中心热点和褪色边缘分布。

高斯激光束通过普通的柱面透镜时,会产生不均匀分布的直线,而鲍威尔棱镜的顶部是复杂的二维非球面曲面,激光通过时会产生大量球面像差,重新分配光路,减少中心区域的光,增加边缘的光,形成一条均匀的直线,适用于各种生物医学、汽车装配、食品加工等机器视觉应用。



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