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 gran cara rectangular del prisma, sufre una reflexión interna total dos veces desde las caras inclinadas y sale nuevamente por la gran cara rectangular. Cuando la luz entra y por tanto sale del vidrio con incidencia normal, el prisma no es dispersivo .
Una imagen que viaja a través de un prisma de Porro se gira 180° y sale en la dirección opuesta, desplazada desde su punto de entrada.
Si bien se puede construir un solo prisma de Porro para que funcione tan bien como un prisma de techo , rara vez se utiliza como tal. Por lo tanto, para reducir el coste de producción de un prisma Porro, se suele omitir el borde del techo. A veces sólo se pule 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 las vigas de entrada y salida, mientras que para un prisma de Porro el borde del techo (excluido) es ortogonal al plano formado por el vigas. Además, el prisma de techo no tiene desplazamiento y tiene una desviación típica de entre 45° y 90°, mientras que en un solo prisma de Porro el haz normalmente se desvía 180° y se desplaza una distancia de al menos un diámetro del haz.
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. Un rayo abaxial de este tipo sale del prisma después de haber sido reflejado por tercera vez, introduciendo así una luz parásita que no forma imágenes y reduciendo el contraste. Las reflexiones abaxiales se pueden eliminar colocando una ranura o muesca a lo ancho del centro de la cara de la hipotenusa del prisma, que bloquea estas reflexiones perjudiciales.
Los prismas de Porro se utilizan con mayor frecuencia en pares, formando un prisma de Porro doble . Un segundo prisma girado 90° con respecto al primero se coloca de manera que la luz atraviese ambos prismas. El efecto neto del sistema de prismas es un haz paralelo pero desplazado de su dirección original, con la imagen girada 180°. Un sistema doble Porro 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 prisma de doble Porro se utilizan en pequeños telescopios ópticos para reorientar una imagen invertida (una disposición se conoce como sistema de erección de imagen ), y especialmente en muchos binoculares donde erigen la imagen y proporcionan una distancia plegada más larga entre el objetivo. lentes y los oculares. Cuando hay un espacio de aire entre los dos prismas, hay cuatro superficies de transición vidrio/aire.
A veces, los dos componentes del sistema Porro doble se cementan entre sí y los prismas se pueden truncar para ahorrar peso y tamaño y reducir a dos las superficies de transición vidrio/aire y, por tanto, la pérdida de transmisión de luz.
También existe un prisma de Porro de la segunda variante del tipo [1] , que consta de tres prismas de diferentes formas que pueden y suelen estar cementados entre sí y que además desvía la trayectoria del haz cuatro veces en 90°. Se coloca un prisma de medio cubo de doble reflexión 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 respecto al 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 de Porro del segundo tipo con la misma función es el prisma de Porro-Abbe ; una variante de dos prismas que reduce el desplazamiento del eje lateral del haz en un 23% en comparación con un sistema tradicional de doble prisma Porro 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 de Porro y el prisma de techo, requiriendo solo un pequeño desplazamiento de la trayectoria del haz y también permitiendo que un haz de medición o una pantalla iluminada se refleje a través de el ángulo cambiado de las superficies de reflexión y la superficie cementada. A partir de 2013, los prismas Perger se utilizan comercialmente a pequeña escala en los binoculares del sistema de prismas Perger-Porro con telémetros láser integrados. [8] [9]
Tradicionalmente, los binoculares utilizaban un diseño de prisma de doble Porro, lo que daba como resultado una distintiva forma en zig-zag desplazada. Los diseños de prismas de techo permiten un exterior más simple y ahora son comunes, pero su producción es más costosa. Los complicados requisitos de producción hacen que los binoculares con diseño de prisma de techo de alta calidad sean relativamente costosos de producir en comparación con los binoculares de prisma Porro equivalentes en calidad óptica. [10] [11] [12] [13] Los binoculares con diseño de prisma Porro de buena calidad a menudo presentan ranuras o muescas profundas de aproximadamente 1,5 milímetros (0,06 pulgadas) a lo largo del ancho del centro de la cara de la hipotenusa de los prismas, para eliminar la reducción de la calidad de la imagen. Reflexiones abaxiales que no forman imágenes. Como los ojos humanos están ergonómicamente limitados por su distancia interpupilar , el desplazamiento y la separación de lentes objetivos de gran diámetro (60 + mm de ancho) y los oculares se convierte en una ventaja práctica en un producto óptico estereoscópico.
A principios de la década de 2020, la participación de mercado comercial de los binoculares tipo prisma Porro se había convertido en la segunda en comparación con otros diseños ópticos de tipo prisma. [14]
La mayoría de las cámaras réflex de lente única 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 utilizado en los siguientes modelos: