В оптике призма Порро , названная в честь своего изобретателя Игнацио Порро , представляет собой тип отражательной призмы, используемой в оптических приборах для изменения ориентации изображения .
Он состоит из блока материала, имеющего форму правильной геометрической призмы с прямоугольными треугольными торцевыми поверхностями. При работе свет попадает в большую прямоугольную грань призмы, дважды претерпевает полное внутреннее отражение от наклонных граней и снова выходит через большую прямоугольную грань. Когда свет входит и, следовательно, выходит из стекла при нормальном падении, призма не рассеивает свет .
Изображение, проходящее через призму Порро, поворачивается на 180° и выходит в противоположном направлении, смещенном от точки входа.
Хотя одиночная призма Порро может быть сконструирована так же хорошо, как и призма крыши , она редко используется как таковая. Поэтому, чтобы снизить стоимость производства призмы Порро, край крыши обычно оставляют. Иногда полируют только одно небольшое 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 входной и выходной луч, тогда как для призмы Порро (оставленный) край крыши ортогонален плоскости, образованной лучами. Кроме того, призма крыши не имеет смещения, а отклонение обычно составляет от 45° до 90°, тогда как в одиночной призме Порро луч обычно отклоняется на 180° и смещается на расстояние не менее одного диаметра луча.
Призмы Порро могут отражать световые лучи, не параллельные оптической оси, таким образом, что они внутренне отражаются от гипотенузы призмы. Такой абаксиальный луч затем выходит из призмы, отразившись третий раз, тем самым внося не формирующий изображение рассеянный свет и уменьшая контраст. Абаксиальные отражения можно устранить, сделав канавку или выемку по ширине центра гипотенузной грани призмы, которая блокирует эти вредные отражения.
Призмы Порро чаще всего используются парами, образуя двойную призму Порро . Вторая призма, повернутая на 90° относительно первой, размещается таким образом, что свет проходит через обе призмы. Чистый эффект системы призм — это луч, параллельный, но смещенный относительно своего первоначального направления, с изображением, повернутым на 180°. Двойная система Порро обеспечивает четыре внутренних отражения . Поскольку свет отражается четное число раз, направленность изображения не меняется.
Системы с двойной призмой Порро используются в небольших оптических телескопах для переориентации перевернутого изображения (такое расположение известно как система возведения изображения ), и особенно во многих биноклях , где они одновременно возводят изображение и обеспечивают более длинное, сложенное расстояние между линзами объектива и окулярами. Когда между двумя призмами есть воздушный зазор, существуют четыре поверхности перехода стекло/воздух.
Иногда два компонента двойной системы Порро склеиваются вместе, а призмы могут быть усечены для экономии веса и размера, а также уменьшения поверхностей перехода стекло/воздух до двух и, следовательно, потерь при пропускании света.
Существует также вариант призмы Порро второго типа [1] , который состоит из трех призм разной формы, которые могут быть и обычно склеены вместе, и также отклоняет путь луча четыре раза на 90°. Двукратно отражающая полукубическая призма помещается между двумя меньшими, только однократно отражающими полукубическими призмами. Главные секции внешних призм расположены под прямым углом к центральной призме. [2] Ее преимущество в том, что нет вертикального смещения пути луча. Оптические системы призмы Порро второго типа не очень распространены и обычно применяются в больших 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 оси бокового луча на 23% по сравнению с традиционной системой с двумя призмами Порро в биноклях. [6] [7]
Вариант с двумя призмами Порро–Аббе был далее развит в призму Пергера , которая сочетает в себе свойства призмы Порро и призмы с крышей, требуя лишь небольшого смещения траектории луча, а также позволяя измерительному лучу или освещенному дисплею отражаться через измененный угол отражающих поверхностей и цементированной поверхности. С 2013 года призмы Пергера коммерчески используются в небольших масштабах в биноклях с призменной системой Пергера–Порро со встроенными лазерными дальномерами. [8] [9]
Традиционно бинокли использовали конструкцию с двойной призмой Порро, что приводило к характерному смещению, зигзагообразной форме. Конструкция с крышей-призмой позволяет получить более простой внешний вид и в настоящее время распространена, но она более дорога в производстве. Усложнение требований к производству делает высококачественные бинокли с крышей-призмой относительно дорогими в производстве по сравнению с биноклями с призмой Порро, эквивалентными по оптическому качеству. [10] [11] [12] [13] Качественные бинокли с призмой Порро часто имеют канавки или выемки глубиной около 1,5 миллиметра (0,06 дюйма), отшлифованные по ширине центра гипотенузной грани призм, чтобы исключить качество изображения, уменьшая абаксиальные не формирующие изображение отражения. Поскольку человеческие глаза эргономически ограничены своим межзрачковым расстоянием, смещение и разделение больших (шириной 60 + мм) диаметров объективов и окуляров становится практическим преимуществом в стереоскопическом оптическом продукте.
В начале 2020-х годов доля коммерческого рынка биноклей с призмами Порро стала второй по величине по сравнению с другими оптическими конструкциями призменного типа. [14]
Большинство однообъективных зеркальных камер используют пентапризму крыши , и поэтому имеют характерный верхний «пик». Напротив, призма Порро позволяет получить гораздо более аккуратный дизайн, как это используется в следующих моделях: