Un prisma de Schmidt-Pechan es un tipo de prisma óptico que se utiliza para rotar una imagen 180 ° . Estos prismas se utilizan comúnmente en binoculares como un sistema de erección de imágenes . El prisma Schmidt-Pechan utiliza una sección de prisma de techo (del alemán: "Dachkante", literalmente borde del techo ). Un binocular que utiliza prismas Schmidt-Pechan se puede construir de forma más compacta que uno que utiliza prismas de techo Porro o Abbe-Koenig .
Un prisma de Schmidt-Pechan a veces se denomina par de prismas de Pechan. [1]
Método de operación
El Schmidt-Pechan se basa en el diseño del prisma de Pechan : ambos son un compuesto de dos prismas, separados por un espacio de aire. El diseño de Pechan invertirá o revertirá (volteará) la imagen, dependiendo de la orientación del prisma, pero no ambos al mismo tiempo. Para el diseño de Schmidt-Pechan, el prisma superior del diseño de Pechan se reemplaza con un prisma de techo Schmidt , por lo que el prisma de Schmidt-Pechan puede invertir y revertir la imagen y, por lo tanto, actuar como un rotador de imagen. El prisma inferior se conoce como medio pentaprisma o prisma de Bauernfeind . La mano de la imagen no se modifica con el Schmidt-Pechan.
El diseño de los dos prismas es tal que el haz de entrada y el haz de salida son coaxiales, es decir, el prisma de Schmidt-Pechan no desvía el haz si está centrado en el eje óptico. La sección del "techo" del prisma superior voltea (revierte) la imagen lateralmente con dos reflejos internos totales en el plano horizontal desde la superficie del techo: una vez a cada lado del techo. Este último par de reflexiones se puede considerar como una reflexión en el plano vertical. Tanto la inversión como la reversión juntas provocan una rotación de 180 ° de la imagen, pero al hacerlo desvían la trayectoria en 45 °. El prisma inferior corrige esto interconectando el haz a 45 ° con el prisma superior. El prisma inferior utiliza una reflexión interna total , seguida de una segunda reflexión en la superficie inferior para dirigir el rayo hacia el segundo prisma Schmidt. Esta segunda reflexión en el prisma inferior ocurre en un ángulo menor que el crítico , por lo tanto, el prisma Schmidt-Pechan requiere un revestimiento reflectante para que esta superficie sea utilizable en la práctica. Esto es diferente a otros prismas de techo, como el prisma Abbe-Koenig, que utiliza una reflexión interna total en todas las superficies reflectantes.
Problemas con el prisma de Schmidt-Pechan
Transiciones vidrio-aire
Todas las superficies de entrada y salida deben estar recubiertas ópticamente para minimizar las pérdidas, aunque el tipo de recubrimiento debe elegirse cuidadosamente ya que las mismas caras del prisma actúan como caras de entrada (deseando un buen recubrimiento antirreflectante) y como caras internamente reflectantes ( requieren un recubrimiento que maximice la reflexión). Un artículo, "Progress in Binocular Design", de Konrad Seil en Swarovski Optik muestra que los revestimientos antirreflectantes de una sola capa en estas superficies maximizan el contraste de la imagen. [2]
Pérdidas por reflexión
Como el ángulo de incidencia en la superficie inferior del prisma inferior es menor que el ángulo crítico , no se produce una reflexión interna total . Para mitigar este problema, se utiliza un revestimiento de espejo en esta superficie. Normalmente se utiliza un revestimiento de espejo de aluminio ( reflectividad del 87% al 93%) o un revestimiento de espejo plateado (reflectividad del 95% al 98%).
La transmisión del prisma se puede mejorar aún más utilizando un revestimiento dieléctrico en lugar de un revestimiento de espejo metálico. Esto hace que las superficies del prisma actúen como un espejo dieléctrico . Un recubrimiento dieléctrico bien diseñado puede proporcionar una reflectividad de más del 99% en todo el espectro de luz visible. Esta reflectividad mejora mucho en comparación con un revestimiento de espejo de aluminio o plata y el rendimiento del prisma Schmidt-Pechan es similar al prisma Porro o al prisma Abbe-Koenig.
El revestimiento de espejo necesario no solo agrega un paso de fabricación, sino que hace que el prisma de techo Schmidt-Pechan tenga más pérdidas que los otros formadores de imágenes que usan prisma Porro o prisma Abbe-Koenig que dependen solo de reflejos internos totales. Un revestimiento de espejo dieléctrico es comparable en efectividad de reflexión pero encarece el Schmidt-Pechan.
Corrección de fase
Además, el Schmidt-Pechan comparte los problemas de corrección de fase con otros prismas de techo.
Referencias
- ^ http://www.edmundoptics.com/optics/prisms/image-rotation-prisms/half-penta-prisms/3249
- ↑ Seil, Konrad (1 de diciembre de 1991). "Progreso en diseño binocular" . Procedimientos de SPIE . 1533 . doi : 10.1117 / 12.48843 .