专利名称:棱镜光学与光学信息处理仪器的制作方法
本项发明总的关系到利用棱镜的光学系统和这种光学系统组成的光学信息处理系统，更具体地说，本项发明涉及利用棱镜的光学系统，它适用于变换或修正二维分布的光束之形状，以及利用棱镜光学系统组成的光学信息处理仪。
作为修正、变换光束截面形状的光学系统，至今有熟知的两类型出即其一是利用一对圆柱形透镜共焦安置，其光学系统的放大能力可以调整，这取决于圆柱透镜的焦长比(即联合国专门NO.4203652另一种是采用三角棱镜的光学系统，由于棱镜的折射引起光束入射角与输出角之间的不同，基于此对光束的形状进行变换(亦即联合国专门NO.4333173)本项发明涉及对上述后一类型光学系统的改进。
图1所示是光束经三角棱镜折射的情况、其中光束是从三角棱镜的一面沿着斜方向射入的，由图可见，空气与媒质之间边界上的入射角与输出角分别由θ1与θ2来表示由斯尔定律知，下列关系成立Sinθ1＝n·Sinθ2……(1)其中n表示媒质或组成三角棱镜之材料的折射率。
进而，由折射产生的光束直径的放大比由M＝ (D2)/(D1) ＝ (Cosθ2)/(Cosθ1) ……(2)给出。此处D1与D2分别表示射入光束与出射光束的直径。利用上述关系可以实现光束形状的放大与转换。与棱镜倾斜面相对的另一面，光束是沿垂直方向入射与出射的，如图1所见，所以在倾斜面产生的光束直径放大比在这一面不改变，如上所述，当光束沿输出面法线方向离开棱镜时，下述一些量存在关系如下θ1-入射角;ψ-顶角;n-折射系数;
M-光束直径的放大比，假设M≥1，则有Sin φ =M2-1M2n2- 1…………(3)]]>Cos φ1=M2-1M2n2- 1…………(4)]]>关于此，要注意的是，当光束直径的放大比M过大(亦即大，等于3时)在入射面处棱镜的反射系数变成太大而失去实用价值，为得以实现大的光束直径放大比，同时又避免发生上述问题，我们建议用折射率相同的材料组成多棱镜的棱镜系统，图2的例子表示采用一对棱镜1与2构成光学系统。
光束的波长保持常数时，上述关系式不变。然而，当波长变化时，组成三棱镜介质的反射系数承受变化，使光束的输出角产生相应的变化，继而对光学系统仪器与装置施加显著影响，造成很大的缺陷。光束波长的变化与改变是由下述多种因素造成的，诸如光源发射的光波长的弥散，例如半导体革塞光、环境湿度的变化，光输出能量的变化等等。
鉴于上述状态，本发明的目的是提供一种棱镜的光学系统以及光学信息处理仪器，使得这种光学系统克服上述存在的问题与缺陷，它在几何光学性质方面不会承受变化，它不依赖入射光束的波长变化。
为了达到上述目标与其它目的，这些目的在下面讲述中将更为清楚，与本发明总的原则相适应，我们提出一种光学棱镜系统，它至少由两种类型的棱镜组成复多棱镜系统，这些棱镜由具有不同的折射色散的材料制成，并选择这样的材料，以保证离开光学棱镜的光束输出角，实质上独立于光束波长的变化。本项发明的另一部分是提供一种光学信息处理仪器，其中应用有上述的光学棱镜系统。
经过下面详细的讲述并配合图示说明，本项发明将是十分明了的。
图1与2说明至今为止采用棱镜的熟知光学系统之功能。
图3示出本项发明示范性设备给出的光学棱镜系统。
图4与5分别展示本项发明进一步具体化后的光学棱镜系统。
图6示出光具盘仪器的方块图，其中棱镜系统采用图3所示的棱镜系统。
图7是莱塞印刷机结构的原理方块图，这里也采用图3所示的光学棱镜系统。
图8是光具盘仪器原理方块图，其中采用了图5所示的光学棱镜系统。
图9是莱塞印刷机结构布局的原理方块图，其中亦采用图5所示的光学棱镜系统。
在讲述该项发明所选取的具体装置之前，让我们先考查一下由于入射光线波长的变化，所引起的光束离开光学棱镜系统时输出角产生的改变，我们取图2所示的光学棱镜系统为例加以分析。
由图可见，一对棱镜具有相同的折射率n，其顶角彼此相等为ψ(亦即有相同的构形)，它们是这样安放的，棱镜1光束的入射角α1等于棱镜2光束的入射角δ1，而两个棱镜光束的输出角都垂直于输出面，由斯湟尔定律，下述关系成立
Sinα1＝nSinα2……(5)nSinβ1＝Sinβ2……(6)Sinδ1＝nSinδ2……(7)nSinε1＝Sinε2……(8)进而有ψ＝α2+β1……(9)ψ＝δ2+ε1……(10)θ＝δ1-β2……(11)α1＝δ1……(12)由波长变化△λ产生的角di，βi，δi和εi(i＝1，2)的变化，分别由△αi，△βi，△δi和△εi表示。方程(5)与(7)微分的结果，得下述表式△α2＝- (△n)/(n) tanψ……(13)△ δ2=Cos δ1· △ δ1- nSin δ2n Cos δ2…………(14)]]>而方程(6)与(5)微分，并利用光束垂直输出的条件(亦即β1＝β2＝0，ε1＝ε2＝0)推得下述表式n△β1＝△β2……(15)n△ε1＝△ε2……(16)进而对方程(9)和(10)与(11)进行微分得0＝△α2+△β1……(17)0＝△δ2+△ε1……(18)0＝△δ1-△β2……(19)
(17)中△α2的表示用(13)来代替，从而得到△β1的表式，将所得结果再代入(15)式便可确定△β2。
确定△β2之后，便可由(19)定出定出△δ1，因而由(14)定出△δ2，进而求得△δ2之后，由(18)式便可确定出△ε1，将所得结果代入(16)，便定出△ε2，从而得下述表式△ ε2= △ n · tan φ (1-Cos δ1Cosφ) …………(20)]]>现在考虑第二个棱镜α垂直输出条件满足ψ＝δ2，因此，上述表式(20)，当考虑到表达式(2)时，可改写如下△ε2＝△ntanψ(1- 1/(M) )……(21)假定玻璃材料是市场上买得到的，商标“SF-11”用作组成棱镜的介质，那么放大比取2是实现的，通过计算可以确定△ε2，表1列出“SF-11”作为棱镜介质时，光束波长变化引起折射率改变的方式。
由下面可知，当波长变化△λ等于4nm时，折射率相应的变化△n＝0.000209，另一方面，当放大比M＝2，而折射率取相应波长，λ＝830nm的值，由表达式(3)和(4)推得α1＝δ1＝64.560ψ＝30.79°由所得的△n、ψ与M，从(21)式计算得△ε2＝0.00356°如果所考虑的光学棱镜系统，例如用在光具盘仪器上，波长变化引起的输出角改变△ε2，将表现出聚焦在盘面上的光点的位置偏差，当聚焦透镜的焦距为4.5mm时，由输出角变化引起的聚焦光点的位置偏差△d，可计算如下△d＝f·tanε2＝0.28μm这种聚焦光点的位置变化，对检测聚焦偏差或跟踪偏差来说是不希希望的，因为它产生剩余偏差的效应。
基于前述情况，该项发明指导我们，至少要用两种折射率彼此不同的材料作成复合棱镜系统，利用这种棱镜组成我们的光学系统，以使离开光学系统的光束之输出角，本质上独立于光束波长的变化。
现在，先讲一下复合棱镜系统的示范性实例，它是由两种折射率彼此不同的材料接合而成的复合棱镜。
图3示出本发明中光学棱镜系统的示范性实例，它是由两种类型接合而成复合棱镜的。
图3中参考数字3表示复合棱镜，它由第一棱镜10A，其折射率为n1，以及第二棱镜10B其折射率为ng组成的，棱镜10A与10B沿平面M接合在一起。
在下面讲述中，假设光束从大气照射在复合棱镜10上，入射角为θ1，而在输出面垂直的方向离开复合棱镜，为使输出光束沿输出面垂直方向离开复合棱镜，必须这样来安排，以使用了中α2表示的角，无论光束的波长怎么变化，它都承受变化。
由斯湟尔定律知，下述表达式成立Sinα1＝n1Sinθ2……(22)n1Sinα1＝n2Sinα2……(23)θ2+α1＝C(常数)……(24)如果由入射光束的波长变化引起的折射率n1，n2，角α1，α2，θ2和其它量的变化，分别由△n1，△n2，△α1，△α2等等来表示(但假定θ1为常数)由(22)式可定出△n1如下△n1=- (n1)/(tanθ2) △θ2……(25)进而，从表式(23)，推得下述式子△n1Sinα1+n1Cosα1△α1-△n2Sinα2＝n2Cosα2△α2……(26)由于不论波长如何变化，△α2＝0必须满足，则表达式(26)应适合下述条件△n1Sinα1+n1Cosα1-△n2Sinα2＝0……(27)进而，将方程(24)两边进行微分得△θ2＝-△α1……(28)因而由表达式(23)与(27)得Sin α1( △ n1- △n2n1n2) = -n1Cos α1△ a1……(29 )]]>由(29)与(28)给出的关系，经组合可改写如下-tan a1(△ n1n1-△ n2n2) = △ a1= - △ θ2……(30)]]>
考虑到表达式(25)的关系，上式可重写成- tan a1(△ n1n1-△n2n2) =△n1n1tan a2……(31)]]>这个式子可改写如下△ n2n2tan a1=△n1n1(tan θ2+ tan a1) ……(32)]]>上式确定了输出角不受光束波长变化而变的条件。
材料的折射率与折射色散满足上述条件的介质可以达到我们的目标，其理由讲述如下。
例如设θ2＝α1，考虑列n1
n2，下述关系成立2△n1
△n2由Ohara光学玻璃制造有限公司提供的商用玻璃光学性质的一些数据知，△n1/△n2的值可选在下式的区间内1/6 ＜ (△n1)/(△n2) ＜1因而，显然地满足条件(32)的光学系统，在实用上是可以实现的。
由棱镜10A与10B组成的复合棱镜结构，如前所述，引起折射面的增多，从而也意味着由反射造成的损失也加大，为了使损失尽量小，组成两个棱镜的材料应选得，在预定的光束波长上满足条件n1
n2。
举例来说，复合棱镜10的第一棱镜10A，由Ohara光学玻璃制造有限公司提供的商用光学玻璃为材料，在日本其商标为“Laklo”，折射率n1＝1.70889(当波长λ＝830nm时)，而第二棱镜10B亦是由上述公司生产的商标为“SF11”的光学玻璃为材料，折射率n2＝1.763066(当波长λ＝830nm)这里角γ(见图3)选为33.40°而θ1＝64.56°，则θ2＝31.90°，α1＝40.76°α2＝32.90°，这时当波长λ从800nm至860nm之间变化时，所产生折射率的变化△n1与△n2分别为-0.001759与-0.003128。
显然，满足表式(32)给出的条件。
实际上，已确定了下述事实当波长从830nm变到800nm时，输出角仅改变0.000708°;而波长从830nm变到860nm时，输出角变化为0.000717°，输出角的变化与至今已知的核棱镜相比较，降低了一个数量级。此时，光束直径在输出角改变的方向放大了2.19倍。那么，当所用入射光束的截面是椭园形，而短半轴之比为1∶2时，光束径放大后其截面形状的线径比变成2.19∶2，这就近似于真实的园形。
其次讲一下另一种复合棱镜的光学系统，它是由一对互不相同的折射色散材料而组成单纯形棱镜，图4示出本项发明另一种构形的光学系统，图中数字11表示复合棱镜，它由第一棱镜11A与第二棱镜11B接合而成，前者的顶角为A，材料折射率为n1，折射色散为△n1，后者的顶角为B，材料折射率为n2，折射色散为△n2，数字12表示第三单纯形棱镜，其顶角为C，材料折射率为n3。在图示的光学系统中，第一棱镜11A的第二面与第二棱镜11B的第一面紧贴在一起，入射光线照射在棱镜11A的第一面，入射角为α1，然后穿过两个棱镜的接触面，在第二棱镜11B的第二面离开棱镜，而11B的第二面与第三单纯形棱形3的第一面形成角度为D，使面光束射入第三单纯形棱镜的第一面，而从第二面离开，输出角为ε2，在此要提醒一下，第一、第三和第三棱镜的顶角A，B与C分别是各镜的第一面与第二面之间的夹角。
按照上述安排的构形，从斯湟尔定律知Sinα1＝n1Sinα2……(33)n1Sinβ1＝n2Sinβ2……(34)n2Sinγ1＝Sinγ2……(35)Sinδ1＝n3Sinδ2……(36)n3Sinε1＝Sinε2……(37)且有A+α2+β1……(38)B＝β2+γ1……(39)C＝δ2+ε1……(40)D＝γ2+δ1……(41)Q＝α1-ε2-A+B+C-D……(42)由入射光束的波长变化△λ引起的折射n1n2和n3以及角α1，α2，β1，β2，γ1，γ2，δ1，δ2，ε1，ε2等的改变，分别由△n1，△n2，△n3，与△α1，△α2，△β1，△β2，△γ1，△γ2，△δ1，△δ2，△ε1，△ε2等来表示，并假定角A，B，C，D以及入射角α1是固定不变的，对上述表式进行微分运算得0＝△n1Sinα2+n2Cosα2·△α2……(43)△n1Sinβ1+n1Cosβ1·△β1＝△n2Sinβ2+n2Cosβ2·△β2……(44)△n2Sinγ1+n2Cosγ1＝Cosγ2·△γ2……(45)Cosδ1·△δ1＝△n3Sinδ2+n3Cosδ2·△δ2……(46)△n3Sinε1+n3Cosε1·△ε1＝Cosε2·△ε2……(47)
0＝△α2+△β1……(48)0＝△β2+△γ1……(49)0＝△δ2+△ε1……(50)0＝△γ2+△δ1……(51)△θ＝△α1+△ε2……(52)(应为-△ε2)从(43)得△α2=- (△n1)/(n1) tanα2……(53)上式代入(48)则得△β1=-△α2= (△n1)/(n1) tanα2这样，(44)式可改写为△β2= (△n1)/(n2) (SinA)/(Cosa2Cosβ2) - (△n2)/(n2) tanβ2……(54)其次，由(54)与(49)可定出△ γ1= - △ β2=△n2n2tan β2-△ n1n2SinACos α2Cos β2]]>考虑到这一点则表式(45)可重写如下△ γ2=Cos γ1Cos γ2［ △ n2tan γ1+1Cos β2( △ n2Sinβ2-△ n2SinASin a2) ］ ……(55)]]>进而从(55)与(51)可定出△δ1，代入(46)后可改写如下
△ ε1=△ n3n3tan δ2+1n3Cos δ1Cos δ2Cos γ1Cos γ2〔 △ n2tan γ1-]]>1Cos β2( △ n1·Sin ACos a2- △n2Sin β2) 〕 ……(56)]]>由于要求不管波长如何变化，△ε2＝0，恒成立，从(47)得△n3Sinε1+n3Cosε1·△ε1＝0……(57)因而从(56)与(57)有△ n3(tan ε1+ tan ε2) +Cos δ1Cos δ2·Cosγ1Cos γ2〔 △n2tan γ1-]]>1Cos β2( △ n1Sin ACosα2- △ n2Sin β2) 〕 = 0 ……(58)]]>由此确证图4所示的系统，只要各个角满足(58)式表达的条件，则光束的输出角ε2，不受光束波长变化的影响。
这里要附带指出，如果下述三个条件能满足的话，则棱镜系统可进一步简化条件1输出光束平行于输入光束(θ＝0)条件2输出光束离开第三单纯非棱面的出口面时，其方向是垂直于出口面，于出口面(γ2＝ε2＝0)条件3n1＝n3考虑到上述条件，则表式(33)-(42)可简化如下Sinα1＝n1Sinα2……(59)n1Sinβ1＝n2SinB……(60)SinD＝n1SinC……(61)A＝α2+β1……(62)
B＝β2……(63)C＝δ2……(64)D＝δ1……(65)0＝α1-A+B+C-D……(66)此时(58)亦可改写如下△ n1SinC + CosD ( △ n2tanB -△n1Sin ACos a2Cos β) = 0 ……(67)]]>(66)中求得A＝α1+C-D+B代入(67)得tan B =(△ n2△ n1) Sin (a1+ C - D )Cos a2-S in CCosD△n2△n1-Cos (a1+ C-D )Cos a2……(68)]]>如果从式(62)，(66)与(67)消去A与β1，则得tanB =Sin (a1- a2+ C- D)n2n1- Cos (a1- a2+ C- D )……(69)]]>总之，满足上述三条件且同时满足输出光束角的变化△ε2＝0的条件的棱镜系统，必须成立下述关系Sinα1＝n1Sinα2……(70a)SinD＝n1SinC……(70b)(△ n2△n1)Sin (a1+ C-D )Cos a2-SinCCos D△n2△n1-Cos(a1+ C-D)Cos a2=Sin (a1- a2+C -D )n2n1- Cos (a1-a2+ C - D )……(70C)]]>
(70a)(70b)(70c)是三个联立方程，包含4个变量，因而当一个变量的值给定时，可以确定出其它三个变量的值。
其折射率与折射色散满足上述条件的棱镜材料在市场上有现成的，比如，复合棱镜11中的第一棱镜11A可以从Ohara光学玻璃制造有限公司买到的材料作成，在日本其商标如“La SFO16”，而第二棱镜11B亦可用该公司的材料“SF11”制成，第三单纯形棱镜12可用材料“LaSFO16”制成，这些介质的折射率列于表2。
设光束线径的放大比约为2，并设n＝n1(taSFO16)，由式(3)推知ψ＝C＝30.871°，故顶角C可选为31.00°，从式(70b)可以定出D＝65.042°，对上述C与①的值，解(70a)与(70c)联立组，定出α1＝64.911°，因而，从式(68)得，B＝-45.933°，从式(68)得，B＝-45.933°，从式(66)得A＝-15.063°，取上述这些参数值设计而成的棱镜系统示于图5。
图4所示的棱镜系统，其光束线径放大比由下式给出
选上述的参数值，则M＝4.1。
为解出方程组(70)，可先设定某一变量取适当的值，比如当M取期值时根据式(3)可定出ψ(＝C)，然后，对已知的ψ值解方程组(70)这样便可实现光学棱镜系统，其放大(或缩小)比为给定值，而光束的输出角不随入射光束的波长而变。
对上述选取的参数值，当波长变化△λ＝4nm时，光束输出角的变化△ε2仅为0.0000640°，这个变化量约为先前光学系统变化量的1/40，这就告诉我们，本项发明的优越性。
上面讲述的是，由简单的第一棱与第二棱镜接合面成的复合棱镜，重要的是要注意到第一棱镜(11A)的第二面要保持与第二棱镜(11B)的第一面互相平行，但即使在第一棱镜的第二面与第二棱镜的第一面之间插入单层或多层其它材料，还是可以得到完全相同的效果，这时，介入的材料希望具有高的透过率。当然，空气层也可以作为介入材料，勿庸置疑，本项发明不限于由复合棱镜与单纯带棱镜组成的光学系统，对于复合棱镜组构成的光学系统也同样可以实现。
进而，本发明采用的棱镜组成的光学系统，当入射光束的方向与上述方向相反时，其功能依然可以达到。
下面讲述光学信息处理仪，本发明的光学系统可以很有成效地运用其上。
图6方块图从原理上展示一次写入型光具盘仪表的一般结构，这也是本项发明的具体化实例，图中数列21表示半导体莱塞，22表示透镜系统，23表示用于光束成形的复合棱镜，其具体实现属于图3的结构。24表示光束分离器，25与27分别表示透镜，而26表示光具盘，28表示电光检测器。
下面讲述光具盘运行原理与方式。半导体莱塞21发射出来截面为椭园形的莱塞光束，由校直成平行光束，而后射进复合棱镜23，该棱镜的特点是不管入射莱塞光波长如何变化，从棱镜输出的光束输出角保持不变。离开棱镜23的光束被导向到照射光盘26，并通过光束分离器24与透镜25而辐射。在记录模式，莱塞光照射下，信息以凹痕的形式记录在存放于光盘内的记录片上。反之，在重放模式，由光束分离器检测出反射光，它与信息被记录时的调制信号相应，而后由光电检测器28接受并转换成相应的电信号。由于上述工作原理本质上与通常的光具盘是相同，故无需进一步赘述。
上面讲述的装置对这样一些应用是特别有效的，亦即当读出或重放操作与写入或记录操作之间半导体莱塞功率变化而引起波长变化，像一次读入与可擦型光具盘仪器一样。
图7展示根据本项发明另一种装置而安排的莱塞印刷机之原理方框图。
图中31表示半导体莱塞，32表示透镜，33表示用于光束成形的复合棱镜，该棱镜是按图4的结构实现的，34表示多角镜，35表示FQ透镜而36表示光电导盘。
莱塞印刷结构如下，由半导体莱塞31发射出截面为椭园形的莱塞束，经透镜32校直成平行光，并由复合棱镜成形，借助多角镜34与FQ透镜35，对光电导盘36进行扫描。迄今为止熟知的莱塞印刷机，会出现光线波长变化导致输出角改变的现象，从而引起印在光电导盘36上的图样与文字畸变，造成重大缺欠。采用本项发明提出的复合棱镜33，这问题可得很满意地解决。
图8是可擦型光具盘仪器仪表的原理性方块图，这是根据本项发明实现的另一装置，采用图5所示的棱镜系统的结构，图中100表示半导体莱塞，102和104分别表示其结构如图5所示的第一与第二光学系统。103表示声-光调制器，105表示透镜，而106表示光盘。
下面讲述图8光具盘的工作方式半导体莱塞100射出的莱塞光，由透镜101校直成平行光束，经第一棱镜系统102，转换成光束线经小于声先调制器103有效孔径并加到声光调制器上，棱镜系统102的特点是，光束输出角不随莱塞光束波长而变，正如前述。由声光调制器离开的光束，径第二棱镜系统104形成截面为园形的光束，然后由聚焦透镜105使其聚焦在盘106上，在重放模式，光盘出来的反射光。由处于成形棱镜系统104与聚焦透镜105之间的光束分离器(图中未出示)检测出来，由光电检测器(未示出)接收以读出记录的信息。通常这种光具盘系统，光束输出角随莱塞光束波长变化而变化，从而产生光盘上被聚光点的位置移动或偏置，这已在前述。本项发明而得的棱镜系统，对防止或抑制这类光点位置不期望的移动，是非常有效的。此外，由于入射光束与输出光束之间存在类似性，结构与光头可被简化且易于实现，这是另一优点。
图9是根据本项发明进一步具体而得的莱塞印刷构造的原理方框图，采用图5所示的棱镜系统结构，图中31，32，34，35与36分别与图7所示的部件相同。200表示光束成形的棱镜光学系统。莱塞印刷机实质上与图7所示的印刷机工作方式是相同的，因而，无需进一步赘述。
从上述可知，由本项发明，可以实现这样的棱镜光学系统，它至少由两种具有不同折射色散的材料组合而成的复合棱镜，其优越之处在于其几何光学性质不受光束波长变化的影响，如果这样的系统用于光学信息处理仪，那么这种信息处理仪，将不会因光源波长改变而产生影响。
权利要求
1.利用棱镜光学的折射性质构成一个光学系统能变换光束的截面形状，这是由至少具有两种不同折射色散的媒质造成的复合棱镜系统、其参数选择得离开光学系统的光束输出角本质上保持常数，而不管光束波长可能的变化。
2.根据权项1所述的光学系统中复合棱镜，是由其折射色散彼此不同的材料造成第一与第二棱镜组成的。
3.根据权项2所述的复合棱镜组成的光学系统中，两个棱镜是这样组合的即第一棱镜的第二面与第二棱镜的第一面彼此粘合起来，光束入射在第一棱镜的第一面上，穿透过第一棱镜的第二面与第二棱镜的第一面，然后从第二棱镜的第二面沿着垂直于该面的方向射出光束。
4.根据权项2所述的光学系统，两个棱镜粘合的方式与第三点相同，但入射光束是在第二棱镜的第二面，并垂直射入(正射)，穿过第二棱镜的第一面与第一棱镜的第二面，从第一棱镜的第一面输出。
5.根据权项3中所述的光学系统，复合棱镜单元应满足下述条件△ n2n2tanα1=△ n1n1(tan θ2+ tan α1)]]>此处△n1，△n2折射的色散n1，n2对预先确定波长光束的折射率θ2在第一棱镜的第一面处的折射角α1在第一棱镜之第二面处折射角
6.根据权项4中所述的光学系统，复合棱镜单元应满足下述条件△ n2n2tanα1=△ n1n1(tan θ2+ tan α1)]]>其中△n1，△n2折射色散n1，n2对予定波长之折射率θ2第一棱镜的第一面处的折射角α1第一棱镜的第二面处的折射角
7.根据权项5所述的光学系统，第一与第二棱镜对预定波长的光束，其折射率基本上相等。
8.根据权项6中所述的光学系统，其中第一与第二棱镜的材料，对预定波长的光束其折射率(n1和n2)基本上相等。
9.根据权项1中所述的光学系统，其复合棱镜是由折射色散彼此不同的材料造成的第一与第二棱镜组成，而第三单纯棱镜是单一材料造成。
10.根据权项9中所述的光学系统，复合棱镜是由第一棱镜的第二面与第二棱镜的第一面彼此粘合而成，光束入射在第一棱镜的第一面，穿透过粘合面，由第二棱镜的第二面离开，然后照射在第三棱镜的第一面，而由其第二面离开，系统的布局应满足下述条件△ n3(tan δ1+ tan δ2) +Cos δ1Cos δ2·Cosγ1Cos γ2〔 △n2tan γ1-]]>1Cos β2( △ n1Sin ACosα2- △ n2Sin β2) 〕 = 0]]>其中α1表示光束在第一棱镜第一面的入射角。α2与β1分别表示在第一棱镜的第一面与第二面上的折射角，β2与γ1分别表示第二棱镜的第一面与第二面上的角，γ2表示光束离开第二棱镜的第二面时的角;δ2与ε1分别表示第三棱镜的第一与第二面的角;ε2表示光束离开第三棱镜的角，A代表第一棱镜的顶角，△ni(i＝1，2，3)分别表示组成第一、第二与第三棱镜的材料之折射色散，而ni(i＝1，2，3)分别表示上述材料在预定波长光束的折射率。
11.根据权项10所述的光学系统，其布局满足下述条件α1+ε2-A+B+C-D＝0其中B表示第二棱镜的顶角C表示第三棱镜的顶角D表示第二棱镜的第二面与第三棱镜的第一面之间的夹角。
专利摘要
利用棱镜的折射来变换光束形状的光学系统是复合棱镜的棱镜光学系统。复合棱镜至少由两种折射色散彼此不同的材料造成的棱镜组成。光学信息处理仪器包括应用棱镜的光学系统。这种光学系统的几何光学性质对光束波长的变化不敏感，而波长变化是由光源振动波长的弥散、随时间流程的变化、环境温度的变化以及发射光能的改变诸因素引起。利用这种光学系统进行信息处理就能实现不受无束波长变化的影响。
文档编号G02B17/08GK85101872SQ85101872
公开日1986年10月1日 申请日期1985年4月1日
发明者有本昭, 中村滋 申请人:株式会社日立制作所, 日本工机株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan