Un prisma Schmidt-Pechan es un tipo de prisma óptico que se utiliza para rotar una imagen 180° . Estos prismas se utilizan habitualmente en binoculares como sistema de formación de imágenes . El prisma Schmidt-Pechan utiliza una sección de prisma de techo (del alemán: "Dachkante", literalmente borde de techo ). Los diseños de binoculares que utilizan prismas Schmidt-Pechan se pueden construir de forma más compacta que los que utilizan prismas de techo Porro o Uppendahl y prismas de techo Abbe-Koenig .
A un prisma Schmidt-Pechan a veces se le denomina par de prismas Pechan. [1]
El diseño de Schmidt-Pechan se basa en el prisma de Pechan: ambos están compuestos de dos prismas separados por un espacio de aire. Debido al espacio de aire, hay cuatro superficies de transición vidrio/aire. El diseño de Pechan invertirá o revertirá (volteará) la imagen, dependiendo de la orientación del prisma, pero no ambas cosas al mismo tiempo. Para el diseño de Schmidt-Pechan, el prisma superior del diseño de Pechan se reemplaza por un prisma de techo Schmidt, por lo que el prisma Schmidt-Pechan puede invertir y revertir la imagen y, por lo tanto, actuar como un rotador de imágenes. El prisma inferior se conoce como semipentaprisma o prisma Bauernfeind . La lateralidad de la imagen no se modifica con el diseño de Schmidt-Pechan.
El diseño de los dos prismas es tal que el haz de entrada y el de salida son coaxiales, es decir, el prisma Schmidt-Pechan no desvía el haz si está centrado en el eje óptico. La sección de "techo" del prisma superior voltea (revierte) la imagen lateralmente con dos reflexiones internas totales en el plano horizontal desde la superficie del techo: una en cada lado del techo. Este último par de reflexiones puede considerarse como una reflexión en el plano vertical. Tanto la inversión como la reversión juntas causan 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 haz 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.
El efecto neto de las seis reflexiones (dos de ellas en planos del techo) es invertir la imagen tanto vertical como horizontalmente.
Desde un punto de vista puramente técnico, el prisma de techo Schmidt-Pechan es un diseño de prisma de techo bastante complicado. La luz que entra en el diseño Schmidt-Pechan se refleja más veces y con menor eficiencia que en el diseño del prisma Abbe-König. [2]
Todas las superficies de entrada y salida deben estar recubiertas ópticamente para minimizar las pérdidas, aunque el tipo de recubrimiento debe elegirse con cuidado, ya que las mismas caras del prisma actúan como caras de entrada (que requieren un buen recubrimiento antirreflejo) y caras internamente reflectantes (que requieren un recubrimiento que maximice la reflexión). Un artículo titulado "Progress in Binocular Design" (Progreso en el diseño de binoculares), de Konrad Seil en Swarovski Optik, muestra que los recubrimientos antirreflejo de una sola capa en estas superficies maximizan el contraste de la imagen. [3]
Como el ángulo de incidencia en la superficie inferior del prisma inferior es menor que el ángulo crítico , no se produce 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 de plata (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 revestimiento dieléctrico bien diseñado puede proporcionar una reflectividad de más del 99 % en todo el espectro de luz visible. Esta reflectividad es mucho mejor en comparación con un revestimiento de espejo de aluminio o plata y el rendimiento del prisma Schmidt-Pechan es similar al del prisma Porro o al prisma Abbe-Koenig.
El revestimiento de espejo necesario no solo agrega un paso de fabricación, sino que también hace que el prisma de techo Schmidt-Pechan tenga más pérdidas que otros formadores de imágenes que utilizan prismas Porro o prismas Abbe-Koenig que dependen solo de reflexiones internas totales. Un revestimiento de espejo dieléctrico es comparable en efectividad de reflexión, pero hace que el Schmidt-Pechan sea más costoso.
Además, el prisma Schmidt-Pechan comparte los problemas de corrección de fase con otros prismas de techo. Los prismas Schmidt-Pechan y otros prismáticos de techo se benefician de recubrimientos de corrección de fase para minimizar estos problemas y mejorar sustancialmente la resolución y el contraste. [4]
A pesar de las complicaciones desde un punto de vista puramente técnico, los binoculares de prisma tipo Schmidt-Pechan dan como resultado binoculares de prisma de techo más ligeros, más compactos y más económicos. [5] [6] A principios de la década de 2020, la cuota de mercado comercial de los binoculares de prisma tipo Schmidt-Pechan se había convertido en el diseño óptico dominante en comparación con otros diseños de tipo prisma. [7]