En óptica , un prisma de Porro , llamado así por su inventor Ignazio Porro , es un tipo de prisma de reflexión utilizado en instrumentos ópticos para alterar la orientación de una imagen .
Consiste en un bloque de material con forma de prisma geométrico recto con caras extremas triangulares en ángulo recto. En funcionamiento, la luz entra por la cara rectangular grande del prisma, sufre una reflexión interna total dos veces desde las caras inclinadas y sale nuevamente por la cara rectangular grande. Cuando la luz entra y, por lo tanto, sale del vidrio con incidencia normal, el prisma no es dispersivo .
Una imagen que viaja a través de un prisma Porro gira 180° y sale en dirección opuesta a su punto de entrada.
Aunque se puede construir un prisma de Porro simple para que funcione tan bien como un prisma de techo , rara vez se utiliza como tal. Por lo tanto, para reducir el costo de producción de un prisma de Porro, el borde del techo generalmente se deja afuera. A veces, solo se pulen una ventana pequeña como superficie de entrada y una ventana como superficie de salida. La distinción entre un prisma de techo y un prisma de Porro es que para el prisma de techo, el borde del techo se encuentra en el mismo plano que la viga de entrada y salida, mientras que para un prisma de Porro, el borde del techo (que se deja afuera) es ortogonal al plano formado por las vigas. Además, el prisma de techo no tiene desplazamiento y una desviación típicamente entre 45° y 90°, mientras que en un prisma de Porro simple, la viga generalmente se desvía 180° y se desplaza una distancia de al menos un diámetro de viga.
Los prismas de Porro pueden reflejar rayos de luz que no son paralelos al eje óptico de tal manera que se reflejan internamente en la hipotenusa del prisma. Dicho rayo abaxial emerge del prisma después de haber sido reflejado una tercera vez, lo que introduce luz difusa que no forma imágenes y reduce el contraste. Los reflejos abaxiales se pueden eliminar colocando una ranura o muesca a lo ancho del centro de la cara de la hipotenusa del prisma, que bloquea estos reflejos perjudiciales.
Los prismas de Porro se utilizan con mayor frecuencia en pares, formando un prisma de Porro doble . Se coloca un segundo prisma rotado 90° con respecto al primero, de modo que la luz atraviese ambos prismas. El efecto neto del sistema de prismas es un haz paralelo a su dirección original, pero desplazado de ella, con la imagen rotada 180°. Un sistema de Porro doble proporciona cuatro reflexiones internas . Dado que la luz se refleja un número par de veces, la lateralidad de la imagen no cambia.
Los sistemas de prismas de Porro dobles se utilizan en telescopios ópticos pequeños para reorientar una imagen invertida (una disposición conocida como sistema de erección de imagen ) y, especialmente, en muchos binoculares , donde erigen la imagen y proporcionan una distancia plegada más larga entre las lentes del objetivo y los oculares. Cuando hay un espacio de aire entre los dos prismas, hay cuatro superficies de transición de vidrio/aire.
A veces, los dos componentes del sistema doble Porro se cementan juntos y los prismas se pueden truncar para ahorrar peso y tamaño y reducir las superficies de transición vidrio/aire a dos y, por lo tanto, la pérdida de transmisión de luz.
También existe una variante de prisma Porro del segundo tipo [1] , que consta de tres prismas de formas diferentes que pueden y suelen estar cementados entre sí y que también desvían la trayectoria del haz cuatro veces en 90°. Un prisma de medio cubo de doble reflexión se coloca entre dos prismas de medio cubo más pequeños que solo reflejan una vez. Las secciones principales de los prismas exteriores están dispuestas en ángulo recto con el prisma central. [2] Su ventaja es que no hay desplazamiento vertical de la trayectoria del haz. Los sistemas ópticos de prisma Porro del segundo tipo no son muy comunes y generalmente se aplican en binoculares militares y de mayor tamaño. [3] [4] [5]
Otra variante del prisma Porro del segundo tipo con la misma función es el prisma Porro-Abbe ; una variante de dos prismas que reduce el desplazamiento del eje del haz lateral en un 23% en comparación con un sistema tradicional de prisma Porro doble en binoculares. [6] [7]
La variante de dos prismas Porro-Abbe se ha desarrollado aún más hasta convertirse en el prisma Perger , que combina las propiedades del prisma Porro y del prisma de techo, requiriendo solo un pequeño desplazamiento de la trayectoria del haz y permitiendo también que un haz de medición o una pantalla iluminada se reflejen a través del ángulo modificado de las superficies de reflexión y la superficie cementada. A partir de 2013, los prismas Perger se utilizan comercialmente a pequeña escala en binoculares con sistema de prismas Perger-Porro con telémetros láser integrados. [8] [9]
Tradicionalmente, los binoculares utilizaban un diseño de prisma Porro doble, que daba como resultado una forma distintiva de zigzag descentrada. Los diseños de prisma de techo permiten un exterior más simple y ahora son comunes, pero son más caros de producir. Los requisitos de producción complicados hacen que los binoculares de diseño de prisma de techo de alta calidad sean relativamente costosos de producir en comparación con los binoculares de prisma Porro de calidad óptica equivalentes. [10] [11] [12] [13] Los binoculares de diseño de prisma Porro de buena calidad a menudo presentan ranuras o muescas de aproximadamente 1,5 milímetros (0,06 pulgadas) de profundidad rectificadas a lo ancho del centro de la cara de la hipotenusa de los prismas, para eliminar la calidad de la imagen y reducir los reflejos abaxiales que no forman imágenes. Como los ojos humanos están limitados ergonómicamente por su distancia interpupilar, el desplazamiento y la separación de lentes objetivos de diámetro grande (60 + mm de ancho) y los oculares se convierten en una ventaja práctica en un producto óptico estereoscópico.
A principios de la década de 2020, la cuota de mercado comercial de los binoculares tipo prisma Porro se había convertido en la segunda más numerosa en comparación con otros diseños ópticos de tipo prisma. [14]
La mayoría de las cámaras réflex de un solo objetivo utilizan un pentaprisma de techo y, por lo tanto, tienen un "pico" superior distintivo. Por el contrario, un prisma Porro permite un diseño mucho más ordenado, como el que se utiliza en los siguientes modelos: