[发明专利]辐射复合棱镜无效

专利信息
申请号: 95112596.6 申请日: 1995-12-12
公开(公告)号: CN1152130A 公开(公告)日: 1997-06-18
发明(设计)人: 黄超红 申请(专利权)人: 黄超红
主分类号: G02B5/04 分类号: G02B5/04
代理公司: 湘潭市专利事务所 代理人: 卢钟廷
地址: 411101 湖*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 辐射 复合 棱镜
【说明书】:

发明涉及一种具有不连续面的非球面的复合透镜,特别是一种辐射复合棱镜。

目前成像技术采用散光聚焦,它受焦距长度的限制,即使变焦,成像也只能在有限的倍率之间变化,而且受到景深的限制,焦距没调好,容易产生模糊像。

本发明的目的是提供一种接受垂直辐射复合棱镜。

本发明的任务是用如下方式实现的:由两块正棱柱形棱镜耦合成一个正六棱柱棱镜,在两块正棱柱棱镜的两个结合面之间有折射率膜,所述的正六棱柱棱镜是由横截面是正方形的正六棱柱和横截面近似于″V″形的六边形棱柱组成,其横截面相互关系是正方形截面及沿此正方形对角线向外移动1/2对角线所延伸出来的近似于″V″形的六边形截面。辐射复合棱镜有一个或一个以上。相邻两个正六棱柱棱镜位置相一致或有错位角。

本发明的成像改变了传统的聚焦成像方式,使无级超级变倍成为可能,而且物像始终保持清晰。同时还具有结构简单,组合方便等优点,可应用于显微镜、望远镜及摄像机等领域。

图1为本发明单个的辐射复合棱镜结构示意图

图2为单个辐射复合棱镜光辐射示意图

图3由四个依次排列的辐射复合棱镜平等光辐射示意图

下面结合附图对本发明作进一步详细说明:

单个的辐射复合棱镜由两块正棱柱形棱镜耦合成一个正六棱柱棱镜构成,在两块正棱柱棱镜的两个结合面之间有折射率膜3。正六棱柱棱镜是由横截面是正方形的正六棱柱1和横截面近似于“V”形的六边形棱柱2组成,其横截面相互关系是正方形截面及沿此正方形对角线向外移动半个对角线长所延伸出来的近似于″V″形的六边形截面。辐射复合棱镜的高和正方形的半个对角线长相等,也可根据需要增加。

正六棱柱棱镜的两个正对平等的正方形棱平面分别是辐射复合棱镜的入射面和出射面,它们之间有两个相互垂直的间隔层,是两个正棱柱棱镜的接触面(即结合面)。间隔层履盖厚度经过选择的薄膜折射率膜1,使受抑完全的内反射的反射率和授射率为1∶1,即分光效率相等。折射率膜和棱镜的材质性能要求是性能好的光学材料。实际使用中,各个棱角受加工精度限制,可在一定范围内忽略,可避免光的再生循环(见图2中黑点所示)。但各个棱平面之间的平行度、垂直度及倾斜角45°,其精度必需达到100%,各表面的抛光平面度要达到现有技术的最高标准。

下面对棱镜的光学辐射过程作简单描述:入射光进入棱镜的入射面,首先在头个间隔层发生受抑完全内反射,分成两束(见图2)。被反射的一束经过两次完全反射到达第二个间隔层,继续产生受抑完全内反射,被折射的一束直接沿入射方向到达第二个间隔层,也产生受抑完全内反射,之后,入射光的一部份先后被折射又回到头个间隔层的折射率膜1,再产生受抑完全内反射,如此产生逐步衰减的分光效应。并且,相互垂直的间隔层对折射率膜产生的微小双像,像差互补。这里,入射光对于入射面如果是非垂直的,因存在入射角度,在循环中形成光程差,造成依次衰减的光线不在同一直线上,而且相互平行地逐渐远离入射角方向,能量呈衰减趋势;但入射光对于入射面如果是正垂直的,即入射角为零,经循环后,仪次衰减的光线都沿入射方向经过同一直线,而且每循环一次都有能量跟进。

将多个这样的辐射复合棱镜,入射面和出射面相互对接成多个数量级,并使各个垂直的间隔层指向按上左下右四个不同方向逐个顺次排列(见图3),相互对接精度,即平行度,垂直度和保持整个光轴的准直,都必需达到100%,在能够达到的精度范围内,数量仍越多越佳。比如采用几个数量级,即几个大小相等的辐射复合棱镜按顺次精确对接,其对能量衰减效率就可达初级衰减的2n倍。对于每秒三十万公里的光速来说,整个衰减应该在瞬间完成,就象一个短脉冲激光。

在多个数量级的辐射复合棱镜循环中,非垂直入射光成倍的衰减,成倍的平行离开内循环。没有离开的,入射角也只能是接近于零,角动量相当小,有可能与其它入射光产生能量集合,但分散的单个能量非常小,大都小于(1/4)n,存在高峰值也相当小,远不及光学材料的内吸收效率高。而且随数量级增加,集合能量将随之成倍减小,随数量级的增加,起干扰作用的非垂直入射光的角动量越小。最终能够到达出射端的光能量甚微。

垂直入射光则不同,能量集中,有能量跟进,内吸收消耗极小,而且数量级增加,吸收消耗增加极少。

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