分色棱镜能将光线分解成两束不同波长（颜色）光。由一个或多个棱镜依据二向色性光的波长选择性或光学涂层的反射、折射组合而成，可以依序分解出需要的波长(颜色)。因此，棱镜内部的某些表面被作为二向色性过滤器，在许多的光学仪器中作为光束分束器。
分色棱镜的一种应用是用于高品质的数位摄影或作为摄录像机。一种三色棱镜组是由二个二向色性的棱镜组合，可以分出红色、绿色、和蓝色的组合，因此可以作为CCD阵列。
图示是这种设备的典型配置，一束光线射入第一个棱镜（A），蓝色成分的光束被低通滤镜的涂层（F1）反射。蓝光是波长短的高频光，而波长更长的低频光可以通过。蓝光经由棱镜另一面全反射后，由棱镜A射出。其馀的光线进入棱镜（B），然后被第二个涂层（F2）分裂，红光被反射，而波长较短的光能够穿透。红光同样经过棱镜A和B之间的一个细小的空气隙全反射，其馀的绿色成分的光线则进入棱镜C。（请参阅薄膜光学）
像这样的三色棱镜组合也可以反过来应用在投影机上，将红、绿、蓝三色结合构成一幅彩色的图像。
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