棱镜：屋脊棱镜与保罗棱镜的比较

goodbetterbest · 发表于 2012-8-6 19:58

本帖最后由 goodbetterbest 于 2012-8-6 20:17 编辑

1、关于屋脊辅助棱镜的反射

如果没有棱镜的话，望远镜里的像是上下颠倒的(倒像)。通过棱镜内部的多次反射，才得到正立的像(正像)。

无论是保罗镜还是屋脊镜，都是通过棱镜获得正像，这一点二者完全相同，只是棱镜的构成有所区别。

因为保罗棱镜内部的反射是利用棱镜的全反射，所以不发生光损失。而在屋脊棱镜的辅助棱镜中发生了两次反射，因此无法获得棱镜的全反射(见图1)。由于入射角过小，不发生反射，将直接穿过棱镜。

为了解决这个问题，通常在棱镜面上施以镀层，从而使其发生反射。铝质镀层的反射率可达到90%几，若采用高性能镀层的话，反射率可达到99%以上。镀铝的场合，发生的光损失不到10%。电介质多层高性能镀膜的光损失不到1%，但是成本骤增。

光损失会降低望远镜整体的光通过率。对成像的明亮度、对比度、解像度都会带来致命的影响。

2、屋脊棱镜要求高精度

Dach在德语和英语里都是“屋脊”的意思。

见图2.1，以棱线为顶点，形成一个三角屋脊形状的部分，这里被称作屋脊面。

一般用图中右上方小图标表示屋脊棱镜，其实这是一种简略的表现方式，看起来似乎只反射了3次。但是，如果立体表现的话，在屋脊面上反射了两次(反射2、3)，因此总共反射了4次。

在图2.1中，光的入口位于棱镜的内侧，通过屋脊面的反射(反射2、3)，将光移动到身体近前一侧，从而使最终光的出口位于身体近前一侧。

图2.2则正好相反，光的入口位于身体近前一侧，光的出口位于棱镜的内侧。

重复一遍，望远镜棱镜的作用是为了将倒立的像翻转过来，以获得正像。在屋脊棱镜上，则是通过近前和内侧像的位置转换，实现成像的上下翻转，从而将倒立的像正立过来。

当然，也有直接照在棱线上的光，遗憾的是，这些光可能无法被充分反射。因此，棱线磨得越细越好，决不允许出现飞边。这对制作者来说，是高难度的加工。

实际上，只要准备一块直角屋脊型棱镜，就可以充分感知屋脊棱镜的工作原理，下面是按照图2.3的示例进行的拍摄。

观看拍摄结果之前，先来看看面向普通镜面拍摄的图片。见图3.1，当然，左右颠倒了。

接下来，看看拍摄结果。上下颠倒了。看看相机机身上印刷的文字，左右正确地呈现出来，见图3.2。

屋脊棱镜顶点的角度必须正好是90度。如果大于90度，就会出现下图3.3中上下两边向中间集中的现象。

反过来，如果小于90度，又会出现图3.4中向上下两边分离的现象。

这个角度越接近90度越好，最低也要将误差控制在3.2秒(约0.0089度)以内，要求的精度极高，成本自然也是很高。

另外，还有些事情需要进一步说明，屋脊棱镜上，还有其他成像恶化的原因。为了加以修正，必须在屋脊面涂覆特殊的相位膜，价格很昂贵。

3、还是偏爱保罗

屋脊镜的优点在于物镜和目镜在一条直线上，这样就可以缩短镜身的宽度，使镜身变得更加紧凑。

但是为了实现这个优势，却不得不承受巨大的劣势。如涂覆镀层、高精度加工棱镜，据说若想获得与保罗棱镜同样观赏效果，需花费保罗镜成倍的成本。

保罗棱镜的角度，无需屋脊棱镜般的准确性。90度效率最高，便设定为90度，假如设定为80度或100度的话，也不至于完全失去机能。转角的部分全部采用了光无法通过的设计，没有必要越细越好。大多数场合一般切削成圆形，保罗棱镜能够很容易地实现良好的视觉效果。

我本人并非不喜欢屋脊棱镜，只是希望重新认识保罗棱镜的意义和价值。