一种平行于光源且全等的一分二棱镜分光结构

技术领域

本发明属于分光成像技术领域，涉及一种平行于光源且全等的一分二棱镜分光结构。

背景技术

现有分光方式大多采用分光膜，以及分光膜和各种光学元件的组合。分光膜种类较多，但无论采用哪种分光膜，所分出的光束物理参数之间都无法完全相同，如：波长、光程、偏振状态等。而通过一般棱镜进行分光的结构所分出的光束大多带有角度，并且不平行于光源。想要得到物理参数完全相同，且又平行于光源的分光结构大多比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种平行于光源且全等的一分二棱镜分光结构，采用该分光结构不仅可以实现所分光束的物理参数完全相同，而且分光光束与光源之间相互平行且同向。

本发明所采用的技术方案是，一种平行于光源且全等的一分二棱镜分光结构，包括M型棱镜组件，M型棱镜组件的上端中心处设有等腰三棱镜A，M型棱镜组件与等腰三棱镜A的底边平行，且M型棱镜组件的顶角与等腰三棱镜A的顶角方向相反，且等腰三棱镜A的顶角与M型棱镜组件中间的最低处对齐。

本发明的特点还在于，

M型棱镜组件包括两个规格尺寸相同的等腰三棱镜B，两个等腰三棱镜B拼接在一起构成M型结构。

两个等腰三棱镜B构成的M型结构中心处夹角恰好等于等腰三棱镜A的顶角。

两个等腰三棱镜B的规格尺寸与等腰三棱镜A的规格尺寸完全相同。

等腰三棱镜A的顶角小于90°。

本发明的有益效果是，本发明采用较为简洁的棱镜结构组合，不仅实现了所分光束的物理参数完全相同，而且分光光束与光源之间相互平行且同向。该结构不仅通过Tracepro软件模拟验证了其准确性，还通过实物模型验证了其可靠性。本结构可作为一种基本光学单元，用于多种光学系统，包括但不限于可见光成像系统、红外线成像系统、X光成像系统。

附图说明

图1是本发明一种平行于光源且全等的一分二棱镜分光结构的结构示意图；

图2是本发明一种平行于光源且全等的一分二棱镜分光结构的分光原理图。

图中，1.等腰三棱镜A，2.等腰三棱镜B。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种平行于光源且全等(全等是指：经由该结构分出的光束，所有物理参数均相同，包括但不限于波长、光程、偏振状态等。)的棱镜分光结构，如图1所示，包括M型棱镜组件，M型棱镜组件的上端中心处设有等腰三棱镜A1，M型棱镜组件与等腰三棱镜A1的底边平行，且M型棱镜组件的顶角与等腰三棱镜A1的顶角方向相反，且等腰三棱镜A1的顶角与M型棱镜组件中间的最低处对齐。

M型棱镜组件包括两个规格尺寸相同的等腰三棱镜B2，两个等腰三棱镜B2交叉拼接在一起构成M型结构(两个等腰三棱镜B2的底边相邻的底角交叉重合，使两个等腰三棱镜B2的一部分底边和一个底角重合拼接构成M型棱镜组件)。M型结构的两顶角之间距离，以及M型结构与等腰三棱镜A1之间的间隙视等腰三棱镜A1顶角的角度而定。

两个等腰三棱镜B2之间的夹角恰好等于等腰三棱镜A1的顶角。

两个等腰三棱镜B2的规格尺寸与等腰三棱镜A1的规格尺寸完全相同。两个等腰三棱镜B2与等腰三棱镜A1的材质也相同。

本发明一种平行于光源且全等的一分二棱镜分光结构的分光原理为：如图2所示，光线垂直射入等腰三棱镜A1的底边，在等腰三棱镜A1的一个腰经过一次全反射后，从等腰三棱镜A1的另一个腰射出。在此条件下，光线经过等腰三棱镜A1后，通过等腰三棱镜A1两腰射出的光线可完全等分，且物理参数相同。根据光路可逆的原理，将两个等腰三棱镜B2旋转180°，并组成M型结构。将等腰三棱镜A1的顶点与M型结构中间的最低点对齐。经等腰三棱镜A1的两腰射出的光线，通过一小段空气间隔后，分别从M型结构两内侧腰的上部射入。光线进入M型结构后，分别在M型结构两外侧腰经过全反射，然后通过M型结构底边射出。从M型结构底边射出的两束光线与等腰三棱镜A1底边射入的一束光线相互平行。通过等腰三棱镜A1和M型结构的组合，光线可被等分且与光源平行同向。

等腰三棱镜A1的顶角小于90°，材质包括但不限于玻璃、有机玻璃。

两个等腰三棱镜B2构成的M型结构与等腰三棱镜A1之间的间隙距离，以及M型结构两顶点之间的距离，根据等腰三棱镜A1的顶角大小不同有所变化，但该组合的相对位置保持一致。

相对位置保持一致的意思是：接受入射光的等腰三棱镜A1底边与另外两个等腰三棱镜B2组成的M型结构的底边相互平行，且等腰三棱镜A1顶点处于两个等腰三棱镜B2两顶点之间连线的中垂线上。等腰三棱镜A1的顶角与两个等腰三棱镜B2的两顶角方向相反(180°)。

通过一分二结构分出的两束光，物理参数全等，且两束光与光源平行同向。经过模拟软件验证，改变入射光角度后，经过本分光结构，入射光与出射光依然保持平行。只是因为入射角改变，会使得所分光束的物理参数发生变化，比如光程、光强等。也就是说，随着入射角的改变，所分各个光束的物理参数随之变化，但仍与光源平行同向。