棱镜

一、 定义

棱镜是一种将一个或多个反射面磨制在同一块玻璃上的光学元件。具有转折光路、转像、倒像等作用，可以看作平面镜与平面镜的组合。棱镜被广泛应用在激光研究、激光光学系统、光学成像、机器视觉、生命科学、生物医疗等领域中或产品上。

棱镜不仅可以使光线偏移，还可以用来调整图像方向。棱镜的设计将确定其与光线之间的相互作用方式。当光线入射到棱镜时，光线会先在单个或多个表面上反射，然后出射，或者在通过棱镜时被折射。

二、 特点

三、 说明

1. 直角棱镜

直角棱镜通常用来转折光路或者将光学系统所成的像偏转90°。根据棱镜的方位不同，成像可为左右一致而上下颠倒。直角棱镜也可用于合像、光束偏移等应用。当光束从直角面入射时，光束会在斜面与空气交界处发生全反射从另一个直角面出射，这是光束会偏转90°。当光束从斜面入射时，光束将在两个直角面与空气交界处发生全反射，偏转180°后从斜面出射。

图1. 直角棱镜。

2. 楔形棱镜

单个使用能够使得正入射到棱镜竖直表面的光束发生一定角度的偏转，且楔角不同，入射到棱镜后光束偏转角度也不同，当光束不动，旋转楔形棱镜可实现光束圆形扫描输出。

一对楔形棱镜可以引导光束在全角度4θ_d圆内的任何地方，θ_d是单个棱镜的出射角。这种光束转向通过相互独立地旋转两个楔形棱镜来完成，通常用于在成像应用中将光束扫描到不同的位置，实现光束操控的功能。

图2. 楔形棱镜。

3. 五角棱镜

进入五角棱镜的光线在棱镜里面反射两次，使方向改变90°，成像不会倒置，也不会改变影像的偏手性。和一次反射直角棱镜相比，五角棱镜可使入射光束精确偏转90°，且不受棱镜安装误差的影响。也就是无需考虑入射光线的方向，要比两个反射镜组成的系统更加稳定，因此常用于各种图像观察仪器和校准装置，如垂准仪、准直仪、测距仪等。单反相机取景的反光装置，也可以作为光束定角度转向器

图3. 五角棱镜。

4. 道威棱镜

道威棱镜具有其独特的功能，当从斜面入射时，出射光的方向不改变，形成倒立的图像。当控制光束旋转θ角时，所成图像的将会旋转2θ角。当从棱镜底面入射时，出射光将会反向回射，同样形成倒立的图像。

使用平行光进入道威棱镜时将会获得最佳性能，若进入道威棱镜的入射光是会聚光束，将会引入像散，影响成像质量。另外由于入射光束通过道威棱镜会发生全反射，所以s波和p波会产生相位差，影响透射光束的偏振态。

图4. 道威棱镜。

5. 中空屋脊棱镜反射镜

中空屋脊棱镜反射镜可以反射从外部入射到棱镜斜边的光，与平面反射镜不同之处是反射光线仍然和入射光线平行，且不重合，避免了光束干涉的影响。配合的两直角棱镜斜面成固定角度，使用时比手动调节两个反射镜实现光束平行回转要更加便捷与精确。

图5. 中空屋脊棱镜反射镜。