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光学プリズムの種類の包括的な概要（パート2）

2. 一般的な光学プリズムの概要
2.1 バウエルンファインドプリズム
このタイプのプリズムでは、光束が一つの面に垂直に入射し、プリズム内部で二回反射し、別の面から垂直に出ていきます。使用モードは二つあります：前方使用と逆使用です。前方使用では、光が傾斜面から入射し、短い面から出ていきます。逆使用では、光が短い面から入射し、傾斜面から出ていきます。
このタイプのプリズムの特徴は、出射光と入射ビームの間の角度δがプリズムの底角αに等しく、プリズムのもう一つの底角βがαの半分であることです。このタイプのプリズムを使用することで、入射ビームは30°、45°、または60°の角度で偏向することができます。プリズム内部には2回の反射があるため、光ビームのエネルギー損失に注意を払う必要があります。必要に応じて、反射面に反射コーティングを施すべきです。
2.2 90°-バウエルンファインドプリズム
短い面を通って光線が入射し、入射角とプリズムの基底角が45度であるとき、出射光線は入射光線に対して垂直な方向に放出されます。この時、出射光線は出口面に対して垂直ではありません。
このタイプのプリズムの特徴は、光束が内部で2回反射する限り、出射光束が入射光束に対して直角を保つことであり、入射角にわずかな変化があっても同様です。入射光束と出射光束が入射面および出射面に対して直角でないため、このタイプのプリズムは使用中にいくつかの収差や分散を引き起こす可能性があることに注意することが重要です。
2.3 ダヴプリズム
ダブプリズムの断面は台形です。光束は台形の一方の傾斜面から入射し、プリズム内部で一度反射し、反対側の傾斜面から出射します。
正立画像は、ダブプリズムを通過した後、180度反転します。したがって、ダブプリズムは一般的に画像回転器として使用されます。入射角が入射面に対して垂直でないため、ダブプリズムが反射面に沿って展開されると、傾斜した平行板のように振る舞います。光束はプリズム内部で分散し、異なる色の光が出口端で平行に現れます。
2.4 ウォラストンプリズム
ウォラストンプリズムでは、光束が入射面に対して垂直に入射し、2回反射して、出射面に対して垂直に出ます。出射光束と入射光束の間の偏向角は90度です。
ペンタプリズムとの違いは、ウォラストンプリズム内の光束が全内部反射を受けるため、プリズム表面に追加のコーティングを施すことなく全反射が可能であることです。実際には、2つのアミチプリズムを接着してウォラストンプリズムを形成することができ、上の右側の図に示されています。アミチプリズムの基底角は67.5度です。
上記の2つの反射に加えて、入射ビームの高さが上がると、ビームはウォラストンプリズム内で4回反射し、出口面に対して垂直に出ることができ、偏向角は90度になります。
2.5 スプレンガー–レマンプリズム
このプリズムはその発明者の名前にちなんで名付けられました。光束が表面に垂直に入ると、プリズム内部で3回反射し、元の方向に出て行きます。出口の方向は出口の表面に対して垂直であり、入射ビームに対して縦のシフトがあります。
光がプリズムに入る点での鋭角は30度です。この場合、光線の変位距離vはビーム直径Dの2倍です。
2.6 ヒュエットプリズム
ヒュエプリズムでは、光束は依然として入射面に対して垂直に入射し、出口面に対して垂直に出射します。出射する光束は入射する光束と同じ方向に整列しています。光はプリズム内部で5回反射し、光束の大きな変位を可能にします。
2.7 コーナーキューブプリズム
コーナーキューブプリズム、またはレトロリフレクターとして知られるものは、互いに垂直な三つの直角面から構成されており、立方体から切り取られたコーナーのように見えます。これは、入射する光ビームがプリズム内で三回反射され、その後、入射ビームとは正確に反対の方向に出ることを可能にし、光を180度効果的に偏向させます。プリズム内の反射は全内部反射であり、エネルギー損失はありません。コーナーキューブプリズムの物理的外観は、以下の図に示されています。これは、レーザー測距や投影などの分野で一般的に使用されます。
2.8 定常偏差プリズム
適切な入射方向を選択することで、通常の三角柱は一定のビーム偏差角を提供できます。以下は一定偏差プリズムの例です：
上記のプリズムでは、長い側面と2つの短い側面の間の角度はそれぞれα-βおよびα+βです。光束が短い側面をα-βの角度で入射すると、出射光束と入射光束の間の偏差角δは入射角に依存せず、180°-2αで一定のままです。ただし、入射光も出射光も、入射面または出射面に対して垂直ではありません。この種のプリズムの例には、アッベプリズムやペリン-ブロッカプリズムが含まれます。
2.9 リトロウプリズム
定常偏差プリズムの特別なケースとして、リトロウプリズムは入射ビームを元の経路に沿って戻すことができ、自動コリメーション特性を示します。光学経路は以下の図に示されています：
2.10 ウェッジプリズム
ウェッジプリズムは、特定のウェッジ角を持つプリズム要素であり、一方の端が厚く、もう一方の端が薄くなっています。下の図に示されています。
くさびプリズムを使用すると、透過した光束を方向に偏向させることができます。くさびプリズムのもう一つの一般的な用途はビーム分離です。光束がくさびプリズムを通過すると、二つのビームに分かれます：一つは反射され、もう一つは透過されます。ビーム分離の角度は、プリズムの角度を調整するか、プリズムを作るために使用される材料の屈折率を変更することで制御できるため、くさびプリズムはレーザーシステムで広く使用されています。
3. 結論
この記事では、前回の記事を基に、バウエルンファインドプリズム、ダブプリズム、コーナーキューブプリズムなど、さらに10種類の光学プリズムの構造をまとめて紹介しました。読者は、これらのプリズムに関するターゲット情報を参照できるように、この記事を保存することをお勧めします。上記で紹介したプリズムはすべて単一要素プリズムであることに注意が必要です。次の記事では、2つ以上のプリズムで構成された統合プリズムについて議論し、光学システムにおいても多くの応用があります。お楽しみに！
Tommy