Оптические призмы

Оптическая призма – это деталь, выполненная из материала, прозрачного для определенного спектрального диапазона, а её рабочими поверхностями являются плоскости.

С помощью оптических призм решается целый ряд задач: изменяется направление световых пучков; переворачивается изображение; уменьшаются габариты устройства; разводятся или соединяются световые пучки; компенсируется поворот изображения или его сдвиг; оптическое излучение распределяется на спектральные составляющие или поляризуется.

Стоит заметить, что многие из вышеупомянутых задач решаются при помощи системы зеркал. В связи с этим при создании оптической схемы нужно оценить перспективность применения тех или иных элементов.

Оптические призмы и системы призм имеют ряд преимуществ, в сравнении с зеркальными системами. В тех случаях, когда стоит задача создать произвести несколько отражений, более актуально использовать именно призмы. Это связано с повышенной степенью их жёсткости, т.е. устойчивости функционирования. Ведь в зеркальных системах элементы крепятся раздельно, что может привести к некоторым отклонениям от заданных параметров. Более того, в связи с этим же фактором, юстировать призменные системы также становится проще.

Оправы, используемые для закрепления оптических призм с повышенным количеством отражений, имеют несравненно более простую конструкцию, в сравнении с теми оправами, которые применяются в зеркальных системах. В результате габариты устройства и его вес могут быть существенно минимизированы. Отражающее покрытие, наносимое на оптические призмы, неизбежно является внутренним и как следствие – не требуется их специальная защита. Таким образом просветляющие покрытия в оптических призмах гораздо более резистентны по отношению к внешним факторам, чем покрытия, наносимые в зеркалах снаружи. Зачастую в оптических призмах есть возможность использовать эффект полного внутреннего отражения, и это даёт возможность энергетической экономии.

Чаще всего используются отражательные оптические призмы. В качестве их конструктивных элементов фигурируют: рабочие грани, которые в свою очередь могут быть преломляющими -через них световые пучки попадают в призму и покидают её - и отражающими; углы между гранями оптической призмы; угол отклонения исходящего из призмы светового пучка относительно попадающего в неё; максимальный рабочий диапазон оптической призмы; длина хода лучей внутри призмы; так называемый “фаски”, наносимые в процессе производства на рёбра и углы оптической призмы с целью предотвращения выколок. Любая отражающая грань оптической призмы может быть использована под крышу, благодаря которой будет происходит оборачивание изображения.

Тип отражательной оптической призмы зависит от формы основного сечения.

- Оптические призмы с одной отражающей гранью

С помощью прямоугольной призмы луч отклоняется на 90° и обеспечивает зеркальное изображение. В качестве главного сечения такой оптической призмы выступает равнобедренный прямоугольный треугольник.

С помощью призмы Дове, которую также иногда называют оптической призмой прямого зрения, направление проходящего через неё светового пучка сохраняется. При этом изображение получается зеркальным. Примечательно также следующее свойство призмы Дове: при вращении вокруг оптической оси той сборки, в которую интегрирована призма, изображение объекта наблюдения вращается с двойной скоростью. Это свойство используется с целью компенсауии поворота изображения.

- Оптические призмы с двумя отражающими гранями

Благодаря прямоугольной призме луч отклоняется на 180°, при этом угол падения светового пучка на входную грань никак не влияет на угол отклонения, а оборачивание изображения происходит в одном направлении.

Благодаря призме-ромбу световой пучок смещается без изменения направленности. Изображение получается прямым. Луч смещается на расстояние, соответствующее дистанции между центрами отражающих граней.

Благодаря пентапримзе, в которой имеются две отражающие грани – они размещены под углом 45°- световой пучок отклоняется на 90°, а изображение на выходе остаётся прямым. Максимальная ширина входящего лучевого пучка равна высоте входной апертуры. Свет падает на отражающие грани этой оптической призмы под углом, уступающим углу полного внутреннего отражения. Вследствие возникает необходимость обснабдить эти грани зеркальным покрытием. Пентапризма замечательна своим постоянством угла отклонения. Он не зависит от угла, под которым лучевой пучок попадает на входную грань. Следовательно, когда призму вращают вокруг ребра пересечения отражающих граней, изображение хранит неподвижность.

Благодаря полупентапримзе ход луча меняется на 45°, а изображение остаётся прямым. Эту оптическую призму от “Оптикс Провайдер” успешно применяют в наблюдательных приборах для изгиба оси визира на угол в 45°, что способствует удобству наблюдения.

- Оптические призмы с тремя отражающими гранями

Благодаря оптической призме Шмидта луч отклоняется на 45°, а изображение становится зеркальным.

- Крышеобразные оптические призмы

Благодаря призмам с крышей происходит полное оборачивание изображения, оно переворачивается слева направо.

Технология изготовления фирмой “Оптикс Провайдер” оптической призмы зависит от конструкции призмы, а также заданных допусков на точность исполнения углов и граней. Призмы, обладающие сложной конструкцией, требуют разнообразных технологических процессов, состоящих порой из десятков этапов. В независимости от конкретной схемы обработка заготовок для оптической призмы начинается с вспомогательных поверхностей, которые используются нами в качестве установочных баз для выполнения всех последующих производственных этапов. Во время работы на специальных станках в гнёзда сепаратора устанавливаются заготовки для будущих оптических призм. Они фиксируются с помощью пружинных прижимов. Примечательно, что сепараторы меняются при обработке оптических призм различных видов. Шлифуем мы их одновременно с обоих сторон, при помощи двух пар алмазных кругов. Именно одновременной обоюдосторонней обработкой, равно как и отсутствием необходимости приклеивать заготовки и промывать их и т.д. обеспечивается высокий темп выполнения оптических призм, а также их высочайшая точность и устойчивость к воздействию внешних факторов.

"Оптикс Провайдер" изготавливает оптические призмы следующей спецификации: