直角棱鏡是一種采用了90°概念而設(shè)計(jì)成的一種棱鏡,主要用于各種光學(xué)儀器及光學(xué)成像領(lǐng)域,用于彎曲圖像路徑或者90°轉(zhuǎn)折光線。直角棱鏡可產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)或回轉(zhuǎn)的左旋性圖像,這將取決于棱鏡的方向,將兩個(gè)直角棱鏡結(jié)合使用即可用于圖像或光束偏移應(yīng)用,這些棱鏡又稱為圖像反射或反射棱鏡。今天我們具體來(lái)看看直角棱鏡的工作原理有哪些呢?
直角棱鏡的工作原理我們來(lái)通過一下幾張圖具體來(lái)了解一下吧,圖(a)是平面鏡光線垂直入射的狀態(tài),光線自原路返回;當(dāng)光線在俯仰或方位方向成α角入射時(shí),光線成2α角反射。
圖(b)當(dāng)α角較大或反光鏡與準(zhǔn)直儀的距離較遠(yuǎn)時(shí),反射光不能進(jìn)入準(zhǔn)直儀器的物鏡,無(wú)法接收到反射光;當(dāng)只有部分反射光能進(jìn)入物鏡時(shí),反射像就會(huì)變暗。要解決這個(gè)問題,就需加大準(zhǔn)直儀器的通光口徑,而增大口徑,意味著成本增高,儀器的體積、重量增大,使用也不方便。
圖(c)是采用直角棱鏡用作反光鏡,光線垂直入射的情況,當(dāng)光線平行返回時(shí),θ角為45°,當(dāng)光線成α角入射時(shí),圖(d),在平行光路中,對(duì)反射面1法線的入射角為θ+α,光線成θ+α角射至反射面2,對(duì)反射面2法線的入射角為θ-α,光線成θ-α角出射,因此出射角亦為α角,即出射光與入射光仍平行。
在具有較大入射角α且α角變化時(shí),出射光仍與入射光平行,能獲得反射像,而且反射像在俯仰方向是不動(dòng)的。因此,直角棱鏡是單向敏感的反射鏡,用直角棱鏡作反光鏡,具有單向敏感的特點(diǎn),但是其制造要求及安裝要求是很高的。
另外在制造直角棱鏡時(shí),90°屋脊角的誤差將產(chǎn)生俯仰方向的雙像,兩反射面的平面度誤差,特別是較長(zhǎng)的直角棱鏡的彎曲,將引起使用棱鏡不同部位時(shí)產(chǎn)生的方位誤差。
還有直角棱鏡在安裝的時(shí)候,要保證直角棱鏡的棱線水平度,否則在斜瞄時(shí)將引起方位誤差,直角棱鏡的棱線水平度是直角棱鏡用作反光鏡時(shí)的一項(xiàng)特殊光學(xué)特性。