光學棱鏡種類匯總(三)
1 引言
在前面兩篇中，我們對常用的單體光學棱鏡做了介紹，包括常見的直角棱鏡、五角棱鏡、保羅棱鏡、道威棱鏡等元件，這些棱鏡可以在光學系統中起到將光束轉向或平移的作用。實際中，常常將這些單體棱鏡組合起來使用，來獲得獨特的光學效果。在本篇中，我們將對常用的棱鏡組合做介紹，以拓展大家對棱鏡產品在實際應用中的了解和認識。
2 常見的組合棱鏡
2.1 施密特-別漢棱鏡（Schmidth–Pechan prism）施密特-別漢棱鏡是我們之前介紹過的寶恩芬德棱鏡和施密特棱鏡的組合，入射光束會在組合棱鏡內發生5次反射，并沿原來的方向出射，如下圖所示：
由于光束會在組合棱鏡內部多次反射，所以必然會出現光束能量的損失，為了保持光束的能量，需要在反射面鍍上內反射膜，或者是讓光束在棱鏡內部實現全反射。為了實現全反射，需要在兩個棱鏡間留有一定寬度的空氣間隙。在**個棱鏡處還可以設定屋脊面，從而使得出射的光束相對于入射光束有180°的影像旋轉。有時候，多次的全反射也會造成光的偏振態改變，導致不同偏振分量的光在相位上出現延遲差，因此，需要鍍制特別的相位補正膜來加以改善，以避免在影像中產生不必要的干涉現象。
2.2 烏彭達爾棱鏡（Uppendahl prism）烏彭達爾棱鏡共由三塊棱鏡膠合而成，不需要空氣隙，第三個棱鏡帶上屋脊面后，其作用與上面介紹的施密特-別漢棱鏡一樣，可以實現影像的180度旋轉并同方向出射，棱鏡結構和光路走向如下圖所示：
2.3 道布萊斯棱鏡（Daubresse prism）道布萊斯棱鏡由一個五角棱鏡和一個直角棱鏡組合而成，它不會改變光束的傳播方向，但是會將光束平移一段距離v后出射，其結構和光路圖如下所示，其中五角棱鏡包含了屋脊面，因此出射光束與入射光束是有180度的旋轉的。
2.4 佩林-布洛卡棱鏡（Pellin–Broca prism）佩林-布洛卡棱鏡是一個反射棱鏡和一個色散棱鏡的組合。其功能類似于我們上篇提到的恒偏向棱鏡，棱鏡結構和光路走向如下圖所示：
從上圖可以看出，因為光束的入射和出射都是與棱鏡表面不垂直的，所以出射波面會出現一定的色差，實際中，通過選擇特定阿貝數的光學材料組合來降低色差的量值。
2.5 帶屋脊面的阿貝棱鏡（Abbe prism with roof edge）此類棱鏡由三個等角度的阿米西單體棱鏡膠合而成，中間的棱鏡帶有屋脊面，如下圖所示：
從左端入射的光束，經過棱鏡后，會實現180度的影像翻轉，并沿原方向出射。
2.6 阿貝-柯尼棱鏡（Abbe-Koenig prism）阿貝-柯尼棱鏡是反射型的光學棱鏡，可實現影像的轉向，經常用于雙筒望遠鏡中，棱鏡的光路如下圖所示：
從上圖可以看出，阿貝-柯尼棱鏡由兩個玻璃棱鏡膠合而成，形成對稱的淺V字型組合。光線從左端垂直于表面入射，在30°的斜面產生全反射，然后在另一個直角面被反射后，再從**個棱鏡的表面全反射后出射，光束的方向保持不變，影像被上下顛倒了。如果將*下端的底面設置成屋脊面，則可以實現影像的180度翻轉。
2.7 讓池棱鏡（Rantsch prism）讓池棱鏡由三塊獨立的棱鏡組合而成，其中一塊是等邊棱鏡，另外兩塊是銳角為30°的直角棱鏡，其結構和光路圖如下圖所示：
光束從左端入射后，經過棱鏡的三次反射后出射，出射光束中與入射光束有一定距離的縱向平移，并且出射光束的影像相對于入射光束是上下鏡像。
2.8 可然棱鏡（Cranz prism）可然棱鏡的作用，依然是光束在不改變傳播方向的前提下，實現光束的鏡像，一個代表性的可然棱鏡如下圖所示：
上圖中，左右兩側各有一個寶恩芬德單體棱鏡，入射光束會經過內部5次反射后，從右端出射，出光光束的影像與入射光束是上下鏡像的。
2.9 戴樂特棱鏡（Dialyt prism）在德國蔡司公司生產的一款雙筒望遠鏡中，就用到了此款棱鏡，它的結構光路如下圖所示：
這款棱鏡是由之前介紹過的阿米西棱鏡和寶恩芬德棱鏡組合而成，在**個棱鏡上設置有屋脊面，從左端入射的光束，經過內部三次反射后，會被旋轉180度并從右端出射，出射方向與入射方向一致。
2.10 保羅棱鏡對（Porro prism pair）保羅棱鏡對被廣泛的應用在雙筒望遠鏡中，其在望遠鏡中的位置如下圖所示：
利用望遠鏡來觀測遠處的景象時，進入望遠鏡的光束經過物鏡后，就來到了保羅棱鏡對的區域，兩個棱鏡的斜面相對，可以實現光束的平移和折轉，從而輸送到目鏡中，形成成像。
3 結語
本篇中，我們對常見的組合棱鏡的結構做了匯總和介紹，包括廣為熟知的施密特-別漢棱鏡、阿貝-柯尼棱鏡、保羅棱鏡對等，它們通過對單體棱鏡的巧妙組合，實現了滿足應用需求的光束折轉和平移。
