专利名称：辐射复合棱镜的制作方法
技术领域：
本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2为单个辐射复合棱镜光辐射示意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。
综上所述，干扰是变量，随数量级增加，干扰能量(非垂直光)随之变小，干扰范围如果小于胶片或成像纸的颗粒时，干扰也就不起作用了；垂直辐射是定量，能量跟进不随数量级的变化而变化。所以，多个数量级的辐射复合棱镜对入射光有一个垂直辐射有序排列的选择，而且整个循环对垂直辐射有一个相当的立体通道，如此，它对入射光可以直接成像。
一平行光束可借助透镜或反射镜聚焦成一点，至少可聚焦成与波长尺寸差不多的一个小面积(引自百科全书)。同样这样小的面积上的物体通过透镜聚焦成一束平行光，再通过多个数量级的辐射复合棱镜的衰减循环，小面积物体以外的物体光能量被衰减掉，剩下来的就是经过放大的小面积物体的垂直辐射像。其倍数就是聚焦有效口径除以波长，倍率相当高。另外，平行光束通过透镜可以使聚焦状态逐步转向广角发散状态。所以，匹配相应的镜头，多个数量级的辐射复合棱镜能够达到无级超级变倍功能。可应用于显微镜、望远镜及摄像机等领域。
多个数量级的辐射复合棱镜只接收垂直辐射，所以尽管光路相当长，也不会存在像差的引进，也不存在色差。像质量很高，景深从最终出射端到无穷远，所以也不用调焦，要调的只是控制变倍范围。
多个数量级的辐射复合棱镜，其结构既简单又原始，改变了传统的光学聚焦成像方式，使无级超级变倍达到可能，而且物像始终保持清晰。分辨率取决于数量级的多少和匹配镜头的质量。
棱镜结合方式取两块平行平板玻璃分别与正六棱柱棱镜的上、下两底面胶合，面积大小与底面积相等，厚度依强度而定，可取棱高的五至十分之一，平行平板与棱镜的热膨胀系数应相等。
垂直辐射用可调的准直系统控制对入射光的接收角度范围，可从广角范围内调到任意角度，所以垂直辐射成像的倍率只受接收角度控制，可以从广角调到波长允许的最大倍数。而且不论倍率大小，成像始终是有序排列的垂直辐射，像始终清晰，景深无限，不用调焦。
由于垂直辐射成像改变了传统的聚焦成像方式，具有以上优点，使无级超级变倍达到可能。
权利要求
1.一种辐射复合棱镜，其特征是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]，所述的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残向外移动1/2对角线所延伸出来的近似于“V”形的六边形截面。
2.根据权利要求1所述辐射复合棱镜，其特征在于辐射复合棱镜有一个或一个以上。
3.根据权利要求1所述辐射复合棱镜，其特征在于相邻两个正六棱柱棱镜位置相一致或有错位角。
全文摘要
一种辐射复合棱镜，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。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。
文档编号G02B5/04GK1152130SQ9511259
公开日1997年6月18日 申请日期1995年12月12日 优先权日1995年12月12日
发明者黄超红 申请人:黄超红