专利名称：四波段分色器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于除透镜外的光学元件，具体涉及到棱镜。
目前分色器多数采用多片分色片，这些多片分色片，存在结构松散、安装调节困难、结构稳定性差等缺点。也有一些分色器采用分色棱镜，存在波段范围小，分色光谱通道数少等缺点。
本实用新型的目的在于克服上述分色器的缺点，提供一种结构紧凑、安装调试简单、稳定性好、光谱范围广、分光波段多的四波段分色器。
为达上述目的，本实用新型采用的解决方案是在框架内一侧设置有第一分束棱镜、另一侧设置有第五分束棱镜，在第一分束棱镜与第五分束棱镜之间设置有补偿棱镜，在第一分束棱镜与补偿棱镜之间设置有第二分束棱镜，在第五分束棱镜与补偿棱镜之间设置有第四分束棱镜。
本实用新型的第一分束棱镜为三棱镜，它的α1角为28°～30°、α2角为2α1，在α1角α2角两角之间的镜面上和α2角α3角两角之间的镜面上镀有增透膜，α1角α3角两角之间的镜面上镀有分色膜。本实用新型的第二分束棱镜为五棱镜，它的β1角为90°、β3角为45°、β4角为180°－α1，β5角为156°～158°，β2角为540°－β1－β3－β4－β5，β3角β4角两角之间的镜面与第一分束镜的α1角α3角两角之间的镜面间隔接触，在β1角β2角两角之间的镜面上镀有增透膜，β3角β4角两角之间的镜面上镀有增透膜，β3角β5角两角之间的镜面上镀有分色膜，β2角β5角两角之间的镜面以及β1角β4角两角之间的镜面上涂有消光材料。本实用新型的补偿棱镜为三棱镜，它的γ1角为180°－β5，γ2角为90°＋α1－β3，γ1角γ2角两角之间的镜面与第二分束棱镜的β3角β5角两角之间的镜面联接，γ1角γ3角两角之间的镜面与第二分束棱镜β2角β5角两角之间的镜面在同一平面内，γ2角γ3角两角之间的镜面与第一分束棱镜的α1角α2角两角之间的镜面垂直、与第二分束棱镜的β1角β2角两角之间的镜面平行，在γ1角γ2角两角之间的镜面以及γ1角γ3角两角之间的镜面上镀有增透膜，γ2角γ3角两角之间的镜面上涂有消光材料。本实用新型的第四分束棱镜为三棱镜，它的δ1角为90°＋2δ3－β2，δ3角为28°～32°，δ1角δ3角两角之间的镜面与第二分束棱镜的β2角β5角两角之间的镜面和补偿棱镜的γ1角γ3角两角之间的镜面间隔接触，在δ2角δ3角两角之间的镜面上镀有分色膜，δ1角δ3角两角之间的镜面和δ1角δ2角两角之间的镜面上镀有增透膜。本实用新型的第五分束棱镜为三棱镜，它的ε2角为(90°＋δ3＋ε3－β2)/2，ε3角为30°～38°，ε1角ε3角两角之间的镜面与第四分束棱镜的δ2角δ3角两角之间的镜面联接，在ε1角ε2角两角之间的镜面上镀有反射膜，ε1角ε3角两角之间的镜面和ε2角ε3角两角之间的镜面上镀有增透膜。
本实用新型的增透膜为在三氧化二铝与氧化镁混合物第一镀层上镀二氧化锆与五氧化二钽混合物第二镀层，在第二镀层上再镀氟化镁第三镀层。本实用新型的分色膜为二氧化锆与二氧化硅交替蒸镀25层。本实用新型的反射膜为在铝膜第一镀层上镀氟化镁第二镀层，在第二镀层上再镀硫化锌第三镀层。本实用新型的消光材料为黑色消光漆。
本实用新型与分色片和分色棱镜相比，具有结构紧凑、安装调试简单、稳定性好、光谱范围广、分光波段多、重量轻、价格便宜等优点。
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。
设计人给出了本实用新型第一个实施例如下在图1中，本实施例由第一分束棱镜1、第二分束棱镜2、补偿棱镜3、第四分束棱镜4、第五分束棱镜5、框架6、螺杆7联接构成。在框架6上加工有通光孔8、通光孔9、通光孔10、通光孔11、通光孔12，用螺杆7将第一分束棱镜1、第二分束棱镜2、补偿棱镜3、第四分束棱镜4、第五分束棱镜5固定安装在框架6内。第一分束棱镜1为三棱镜，α1角为29°、α2角为58°、α3角为93°。α1角α2角和α2角α3角两角之间的镜面上真空镀有增透膜，增透膜的材料采用三氧化二铝与氧化镁的混合物、二氧化锆与五氧化二钽的混合物、氟化镁，在镜面上先真空镀三氧化二铝与氧化镁混合物第一层，再在上面真空镀一层二氧化锆与五氧化二钽的混合物第二层，最后在第二层上再真空镀氟化镁。在α1角α3角两角之间的镜面上真空镀分色膜，分色膜采用二氧化锆与二氧化硅，交替蒸镀25层。
本实施例的第二分束棱镜2为五棱镜，β1角为90°、β2角为97°、β3角为45°、β4角为151°、β5角为157°。β1角β2角两角之间的镜面上真空镀有增透膜，β3角β4角两角之间的镜面上真空镀增透膜、且与α1角α3角两角之间的镜面平行，β3角β4角两角之间镜面的两边沿用光学胶与α1角α3角之间的镜面粘接，使得β3角β4角两角之间的镜面与α1角α3角两角之间的镜面间隔接触，β3角β5角两角之间的镜面上真空镀分色膜，β1角β4角两角之间的镜面和β2角β5角两角之间的镜面为非工作面涂黑色消光漆。该棱镜相关镜面上真空镀的增透膜、分色膜所用的材料以及层数与第一分束棱镜1的镜面上真空镀的增透膜和分色膜的材料以及层数完全相同。
本实施例的补偿棱镜3为三棱镜，γ1角为23°、γ2角为74°、γ3角为83°。γ1角γ2角两角之间的镜面上真空镀有增透膜、且与β3角β5角两角之间的镜面用光学胶粘接。γ2角γ3角两角之间的镜面为非工作面涂黑色消光漆、且与α1角α2角两角之间的镜面垂直、与β1角β2角两角之间的镜面平行。γ1角γ3角两角之间的镜面上真空镀有增透膜、且与β2角β5角两角之间的镜面在同一个平面内。该棱镜相关镜面上真空镀的增透膜所用的材料以及层数与第一分束棱镜1镜面上真空镀增透膜的材料和层数完全相同。
本实施例第四分束棱镜4为三棱镜，δ1角为53°、δ2角为97°、δ3角为30°、δ2角δ3角两角之间镜面上真空镀有分色膜，δ1角δ2角两角之间镜面上真空镀有增透膜，δ1角δ3角两之间镜面上真空镀有增透膜、且与β1角β5角两角之间镜面和γ1角γ3角两角之间的镜面平行，δ1角δ3角两角之间镜面的两边沿与β2角β5角两角之间镜面的一外边沿、以及与γ1角γ3角两角之间镜面的外边沿用光学胶粘接，使得δ1角δ3角两角之间的镜面与β2角β5角两角之间镜面、以及γ1角γ3角两角之间的镜面间隔接触。该棱镜相关镜面上真空镀的增透膜、分色膜所用的材料以及镀层数与第一分束棱镜1镜面上真空镀增透膜和分色膜所用的材料以及镀层数完全相同。
本实施例第五分束棱镜5为三棱镜，ε1角为117.5°，ε2角为28.5°，ε3角为34°。ε1角ε3角两角之间镜面上和ε2角ε3角两角之间镜面上真空镀有增透膜，ε1角ε2角两角之间镜面上真空镀有反射膜，ε1角ε3角两角之间镜面与δ2角δ3角两角之间的镜面用光学胶粘接。该棱镜相关镜面上真空镀的增透膜所用的材料以及镀层数与第一分束棱镜1镜面上真空镀增透膜所用的材料以及镀层数完全相同，所镀的反射膜所用的材料为铝、氟化镁、硫化锌，先真空镀一层铝膜，在铝膜上真空镀一层氟化镁，在氟化镁镀层上真空镀一层硫化锌。
设计人给出了本实用新型第二个实施例。在本实施例中，第一分束棱镜1的α1角为28°、α2角为56°、α3角为96°。第二分束棱镜2的β1角为90°、β2角为97°、β3角为45°、β4角为152°、β5角为156°。补偿棱镜3的γ1角为24°、γ2角为73°、γ3角为83°。第四分束棱镜的δ1角为49°、δ2角为103°、δ3角为28°。第五分束棱镜5的ε1角为124.5°，ε2角为25.5°，ε3角为30°。本实施例五个分束棱镜相关镜面上真空镀的增透膜、分色膜、反射膜所用的材料以及镀层数，与第一个实施例五个分束棱镜相对应镜面上真空镀的增透膜、分色膜、反射膜所用的材料以及镀层数完全相同，非工作面上涂有黑色消光漆。
设计人给出了本实用新型第三个实施例。在本实施例中，第一分束棱镜1的α1角为30°、α2角为60°、α3角为90°。第二分束棱镜2的β1角为90°、β2角为97°、β3角为45°、β4角为150°、β5角为158°。补偿棱镜3的γ1角为22°、γ2角为75°、γ3角为83°。第四分束棱镜的δ1角为57°、δ2角为91°、δ3角为32°。第五分束棱镜5的ε1角为110.5°，ε2角为31.5°，ε3角为38°。本实施例五个分束棱镜相关镜面上真空镀的增透膜、分色膜、反射膜所用的材料以及镀层数，与第一个实施例五个分束棱镜相对应镜面上真空镀的增透膜、分色膜、反射膜所用的材料以及镀层数完全相同，非工作面上涂有黑色消光漆。
根据上述原理还可设计出另外一种具体结构的四波段分色器。
本实用新型的工作原理如下一束白光从通光孔11第一分束棱镜1的α1角α2角两角之间的镜面进入，波长为0.45～0.52μm的光从该棱镜α2角α3角两角之间的镜面出射，从通光孔12射出，波长为0.52～0.60μm的光从第二分束棱镜2的β1角β2角两角之间的镜面出射，从通光孔10射出，波长为0.63～0.69μm的光从第四分束棱镜4的δ1角δ2角两角之间的镜面出射，从通光孔9射出，波长为0.76～0.90μm的光从第五分束棱镜5的ε2角ε3角两角之间的镜面出射，从通光孔8射出。
权利要求1.一种四波段分色器，其特征在于在框架[6]内一侧设置有第一分束棱镜[1]、另一侧设置有第五分束棱镜[5]，在第一分束棱镜[1]与第五分束棱镜[5]之间设置有补偿棱镜[3]，在第一分束棱镜[1]与补偿棱镜[3]之间设置有第二分束棱镜[2]，在第五分束棱镜[5]与补偿棱镜[3]之间设置有第四分束棱镜[4]。
2.按照权利要求1所述的四波段分色器，其特征在于所说的第一分束棱镜[1]为三棱镜，它的α1角为28°～30°、α2角为2α1，在α1角α2角两角之间的镜面上和α2角α3角两角之间的镜面上镀有增透膜，α1角α3角两角之间的镜面上镀有分色膜；所说的第二分束棱镜[2]为五棱镜，它的β1角为90°、β3角为45°、β4角为180°-α1，β5角为156°～158°，β2角为540°－β1－β3－β4－β5，β3角β4角两角之间的镜面与第一分束镜的α1角α3角两角之间的镜面间隔接触，在β1角β2角两角之间的镜面上镀有增透膜，β3角β4角两角之间的镜面上镀有增透膜，β3角β5角两角之间的镜面上镀有分色膜，β2角β5角两角之间的镜面以及β1角β4角两角之间的镜面上涂有消光材料；所说的补偿棱镜[3]为三棱镜，它的γ1角为180°－β5，γ2角为90°＋α1－β3，γ1角γ2角两角之间的镜面与第二分束棱镜[2]的β3角β5角两角之间的镜面联接，γ1角γ3角两角之间的镜面与第二分束棱镜[2]β2角β5角两角之间的镜面在同一平面内，γ2角γ3角两角之间的镜面与第一分束棱镜[1]的α1角α2角两角之间的镜面垂直、与第二分束棱镜[2]的β1角β2角两角之间的镜面平行，在γ1角γ2角两角之间的镜面以及γ1角γ3角两角之间的镜面上镀有增透膜，γ2角γ3角两角之间的镜面上涂有消光材料；所说的第四分束棱镜[4]为三棱镜，它的δ1角为90°＋2δ3－β2，δ3角为28°～32°，δ1角δ3角两角之间的镜面与第二分束棱镜[2]的β2角β5角两角之间的镜面和补偿棱镜[3]的γ1角γ3角两角之间的镜面间隔接触，在δ2角δ3角两角之间的镜面上镀有分色膜，δ1角δ3角两角之间的镜面和δ1角δ2角两角之间的镜面上镀有增透膜；所说的第五分束棱镜[5]为三棱镜，它的ε2角为(90°＋δ3＋ε3－β2)/2，ε3角为30°～38°，ε1角ε3角两角之间的镜面与第四分束棱镜[4]的δ2角δ3角两角之间的镜面联接，在ε1角ε2角两角之间的镜面上镀有反射膜，ε1角ε3角两角之间的镜面和ε2角ε3角两角之间的镜面上镀有增透膜。
3.按照权利要求2所述的四波段分色器，其特征在于所说的增透膜为在三氧化二铝与氧化镁混合物第一镀层上镀二氧化锆与五氧化二钽混合物第二镀层，在第二镀层上再镀氟化镁第三镀层；所说的分色膜为二氧化锆与二氧化硅交替蒸镀25层；所说的反射膜为在铝膜第一镀层上镀氟化镁第二镀层，在第二镀层上再镀硫化锌第三镀层；所说的消光材料为黑色消光漆。
专利摘要一种四波段分色器,在框架内一侧设置有第一分束棱镜、另一侧设置有第五分束棱镜,在第一分束棱镜与第五分束棱镜之间设置有补偿棱镜,在第一分束棱镜与补偿棱镜之间设置有第二分束棱镜,在第五分束棱镜与补偿棱镜之间设置有第四分束棱镜。本实用新型与分色片和分色棱镜相比,具有结构紧凑、安装调试简单、稳定性好、光谱范围广、分光波段多、重量轻、价格便宜等优点。
文档编号G01J3/14GK2465161SQ0121301
公开日2001年12月12日 申请日期2001年2月20日 优先权日2001年2月20日
发明者赵葆常, 杨建峰, 郑根相 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所