В оптике призма Порро , названная в честь ее изобретателя Игнацио Порро , представляет собой тип отражающей призмы , используемой в оптических приборах для изменения ориентации изображения .
Он состоит из блока материала в форме прямой геометрической призмы с прямоугольными треугольными торцами. При работе свет попадает на большую прямоугольную грань призмы, дважды подвергается полному внутреннему отражению от наклонных граней и снова выходит через большую прямоугольную грань. Когда свет входит и, следовательно, выходит из стекла при нормальном падении, призма не является рассеивающей .
Изображение, проходящее через призму Порро, поворачивается на 180° и выходит в направлении, противоположном смещению от точки входа.
Хотя одна призма Порро может работать так же, как призма крыши , она редко используется как таковая. Поэтому для удешевления производства призмы Порро край крыши обычно не учитывают. Иногда полируется только одно маленькое окно в качестве входной поверхности и одно окно в качестве выходной поверхности. Различие между призмой крыши и призмой Порро заключается в том, что для призмы крыши край крыши лежит в той же плоскости, что и входная и выходная балка, тогда как для призмы Порро (левый) край крыши ортогонален плоскости, образованной призмой Порро. балки. Кроме того, призма крыши не имеет смещения и отклонение обычно составляет от 45° до 90°, в то время как в одиночной призме Порро луч обычно отклоняется на 180° и смещается на расстояние, по крайней мере, в один диаметр луча.
Призмы Порро могут отражать световые лучи, которые не параллельны оптической оси, таким образом, что они внутренне отражаются от гипотенузы призмы. Такой абаксиальный луч затем выходит из призмы, отразившись в третий раз, внося таким образом рассеянный свет, не формирующий изображение, и уменьшая контраст. Абаксиальные отражения можно устранить, поместив канавку или выемку по ширине центра грани гипотенузы призмы, которая блокирует эти вредные отражения.
Призмы Порро чаще всего используются парами, образуя двойную призму Порро . Вторая призма, повернутая на 90° относительно первой, расположена так, что свет проходит через обе призмы. Конечным эффектом системы призм является луч, параллельный исходному направлению, но смещенный от его исходного направления, с изображением, повернутым на 180 °. Двойная система Порро обеспечивает четыре внутренних отражения . Поскольку свет отражается четное количество раз, направление изображения не меняется.
Системы двойной призмы Порро используются в небольших оптических телескопах для переориентации перевернутого изображения (это устройство известно как система построения изображения ), и особенно во многих биноклях , где они одновременно выстраивают изображение и обеспечивают более длинное, сложенное расстояние между объективом. линзы и окуляры. Когда между двумя призмами имеется воздушный зазор, возникают четыре поверхности перехода стекло/воздух.
Иногда два компонента двойной системы Порро склеиваются вместе, а призмы могут быть усечены для экономии веса и размера и уменьшения поверхностей перехода стекло/воздух до двух и, следовательно, потерь светопропускания.
Существует также призма Порро второго типа [1] варианта, которая состоит из трех призм разной формы, которые обычно могут быть склеены вместе, а также четыре раза отклоняет траекторию луча на 90°. Двойно отражающая полукубическая призма помещается между двумя меньшими полукубическими призмами, отражающими только один раз. Главные сечения внешних призм расположены под прямым углом к центральной призме. [2] Его преимуществом является отсутствие вертикального смещения траектории луча. Призма Порро оптических систем второго типа не очень распространена и обычно применяется в более крупных и военных биноклях. [3] [4] [5]
Другой вариант призмы Порро второго типа с той же функцией — призма Порро–Аббе ; вариант с двумя призмами, который уменьшает смещение боковой оси луча на 23% по сравнению с традиционной системой двойной призмы Порро в биноклях. [6] [7]
Вариант с двумя призмами Порро-Аббе получил дальнейшее развитие в призме Пергера , которая сочетает в себе свойства призмы Порро и призмы крыши, требуя лишь небольшого смещения траектории луча, а также позволяя отражать измерительный луч или световой дисплей через измененный угол отражающих поверхностей и сцементированной поверхности. По состоянию на 2013 год призмы Пергера коммерчески используются в небольших масштабах в биноклях системы призм Пергера-Порро со встроенными лазерными дальномерами. [8] [9]
Традиционно в биноклях использовалась конструкция двойной призмы Порро, что приводило к характерной смещенной зигзагообразной форме. Конструкции потолочных призм позволяют сделать внешний вид более простым и сейчас распространены, но их производство обходится дороже. Усложнение производственных требований делает производство высококачественных биноклей с крышевидной призмой относительно дорогостоящим по сравнению с биноклями с эквивалентной по оптическому качеству призмой Порро. [10] [11] [12] [13] Качественные бинокли с призмой Порро часто имеют канавки или выемки глубиной около 1,5 мм (0,06 дюйма), отшлифованные по ширине гипотенузы в центре грани призмы, чтобы исключить ухудшение качества изображения. абаксиальные необразующие отражения. Поскольку человеческие глаза эргономически ограничены межзрачковым расстоянием, смещение и разделение объективов большого диаметра (60 + мм) и окуляров становится практическим преимуществом в стереоскопическом оптическом изделии.
В начале 2020-х годов доля коммерческого рынка биноклей с призмой Порро стала второй по величине по сравнению с другими оптическими конструкциями с призмой. [14]
В большинстве однообъективных зеркальных камер используется крыша -пентапризма и, следовательно, имеется характерный верхний «пик». Напротив, призма Порро позволяет создать гораздо более аккуратную конструкцию, которая используется в следующих моделях: