棱镜光传输路径

棱镜用于折叠光路，操纵图像方向和大小以及衍射光。在许多应用中，使用棱镜的组合来实现这些效果中的几种。为了设计包含多个棱镜的组件，重要的是要知道通过每个棱镜的光的入射，传播和出射位置，以及光通过棱镜时的光路长度。这可以很容易地使用棱镜隧道图建模。

棱镜隧道图是二维 (2D) 图，显示了通过棱镜的光路。此技术用于可视化通过棱镜的光的总路径长度。在该图中，棱镜由特征成比例的横截面表示。光线从棱镜外开始，并通过其中一个面进入。在棱镜内部，光线与棱镜的另一侧接触。如果光以等于或大于临界角 (与界面介质的折射率有关) 的角度撞击新表面，或者，如果表面涂有适当的镜面涂层，则光将被完全内反射或几乎内反射。当光从该表面反射时，代表棱镜的横截面翻转到代表棱镜反射表面的线，使光看起来直接穿过下一个横截面，而不改变其穿过第一横截面的原始方向。如果光以不大于或等于临界角的角度进入，并且表面没有镜面反射，则光将穿过该表面并离开棱镜。五棱镜的棱镜隧道图如图1所示，旁边是典型的光线路径图。

(图1: 顶部: 五棱镜的典型光线路径图。底部: 通过同一五棱镜的光路的棱镜隧道图)

隧道图有助于显示棱镜的净孔径，并可以指定发生渐晕的位置，从而确定棱镜的视场。对于通过棱镜的不同光路，棱镜可以具有多个独特的隧道图。当光以各种不同的面和角度进入棱镜时，可以制作独特的图。例如，Dove棱镜通常在几个不同的方向上使用，以实现不同类型的图像变换。通过棱镜的这些不同的光轨迹中的每一个都具有不同的隧道图 (表1)。

(表1: 常见的鸽子棱镜隧道图)

上面和下面图像中的光在同一平面上进入和离开，但角度不同。此外，第一图仅具有一个反射器，而第二图和第三图分别具有两个和三个反射器。

在二维射线路径图中，添加 “V” 符号，以表示脊或棱镜的两个面以90 ° 角相交的部分，并表示 “屋顶状” 形状 (图2)。这导致额外的反射，改变图像的奇偶性或手性。

(图2: 在Amici棱镜的顶表面的2D视图中添加了 “V” 符号，以将其与未顶表面区分开)

缩短距离

穿过平面平行板的光将由于折射而经历图像偏移 (图3)。图像偏移是板厚度 (t) 及其折射率 (n) 的函数。

(图3: 由平面平行板引起的图像偏移)

通过玻璃的图像偏移可以通过用减小的距离代替实际路径长度来补偿。玻璃中的实际路径长度 (L) 除以n以得到减小的距离。这通常在棱镜隧道图中完成，以确定通过棱镜的空气空间等效路径长度 (图3)。