Roof Prisms-屋脊棱镜

结构特点

屋脊棱镜是基于标准五棱镜的变体，其中5°的上边平面被替换为两个相合的45°斜面（即屋脊面），这两个斜面的夹角为90°。屋脊棱镜的体积相对较小，而且可以使物镜和目镜位于一条直线上，这一特性使得它在紧凑的双筒镜等光学设备中得到了广泛应用。

光学性能

屋脊棱镜的关键在于其屋脊面，这个特殊的反射面可以将光束分成两半，然后再通过另一个反射面将这两半光束重新组合起来。屋脊棱镜的设计允许在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下，增加一次反射，使得系统总的反射次数由奇数变为偶数，从而满足物像相似的要求。与其他类型的棱镜相比，如普罗棱镜，屋脊棱镜的缺点包括光线损失较多（导致成像较暗）和对装配精度要求高（导致制造难度大和价格较高）。然而，制造精良的屋脊棱镜在性能方面可以接近甚至在某些方面超过普罗棱镜。

尺寸与公差

屋脊棱镜的尺寸可以从5毫米到200毫米不等，具体取决于应用需求。尺寸公差和角度公差等参数会根据具体的制造工艺和精度要求有所不同。

材料与镀膜

屋脊棱镜可以使用多种材料制造，如N-BK7、UVFS（紫外熔融石英）等，这些材料的选择取决于特定的应用需求和性能要求。根据需要，屋脊棱镜的表面可以进行镀膜处理，如增透膜、反射膜等，以提高其光学性能和适应不同的应用场景。

主要优点

结构紧凑、体积小：屋脊棱镜的设计允许它将物镜和目镜排列在一条直线上，这种紧凑的结构使得它非常适合用于需要小巧轻便的光学设备中，如双筒望远镜等。这一优点在提高设备的便携性和减少占用空间方面非常显著。

使用方便：由于屋脊棱镜的体积小且结构紧凑，它使得光学设备更加易于操作和携带。此外，其设计也简化了光路，使得设备的调试和维护变得更加容易。

成像稳定：屋脊棱镜通过其特殊的光路设计，能够在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下，增加一次反射，使系统总的反射次数由奇数变为偶数，从而达到物像相似的要求。这种设计有助于保持成像的稳定性和清晰度。

适用范围广：屋脊棱镜广泛应用于各种光学仪器中，如反射式望远镜、显微镜和激光器等。其独特的光学性能使得它能够满足不同领域对于光学元件的需求。

高测量精度：与保罗棱镜相比，屋脊棱镜在分光过程中不受角度的影响，因此其测量精度相对较高。这使得它在需要高精度测量的应用场景中具有显著优势。

应用领域

望远系统：

屋脊棱镜在反射式望远镜中扮演着关键角色，通过将光线反射到望远镜的主焦点上，帮助形成清晰的图像。由于其结构紧凑，屋脊棱镜尤其适用于需要减小体积和重量的望远镜设计。

成像系统：

在成像系统中，屋脊棱镜用于改变光路方向，使得物镜和目镜能够位于同一直线上，从而简化系统设计。屋脊棱镜的高角度公差（如±2 arcmin或±5 arcsec）和平整度（如<λ/10@632.8nm）保证了成像的清晰度和准确性。

观测系统：

屋脊棱镜在双筒望远镜、夜视仪等观测设备中广泛应用，通过其结构特性实现光线的有效转折和传输。其优良的光学性能使得观测设备能够在复杂环境下提供稳定的成像效果。

测距系统：

在激光测距仪等设备中，屋脊棱镜用于反射和聚焦激光束，以实现精确的距离测量。屋脊棱镜的高精度和稳定性对于保证测距系统的准确性至关重要。

分光仪：

屋脊棱镜可以将入射的白色光分散成各种颜色，帮助科学家研究物质吸收和发射特定波长的能力。这一特性使得屋脊棱镜在光谱分析、化学研究等领域具有重要应用价值。

激光器：

在激光器中，屋脊棱镜用于反射和聚焦激光束，形成高能量的激光输出。通过精确控制屋脊棱镜的角度和位置，可以实现激光器输出频率和功率的精确调整。

紧凑光学设备：

由于屋脊棱镜体积小、结构紧凑的特点，它特别适合用于极紧凑的光学设备中，如微型望远镜、便携式显微镜等。这些设备在军事、航空航天、生物医学等领域具有广泛的应用前景。

基本参数

参数	规格
材料	N-BK7, UV Fused Silica, 其他光学玻璃
角度公差	±3 arcmin
表面质量	40/20 S/D
清晰孔径	>90%
平整度	<λ/10@632.8nm
屋脊角度公差	高达 3 arc seconds
90°角度公差	±2 arcmin 或 ±5 arcsec