ウェッジプリズム

ウェッジプリズムは、入力面と出力面の間の角度が浅いプリズムです。この角度は通常 3度以下です。表面での屈折により、プリズムは光を一定の角度で偏向させます。このようなプリズムを通してシーンを見ると、オブジェクトはプリズムからの距離に応じて変化する量だけオフセットされているように見えます。

空気中のくさび形プリズムの場合、プリズムを通過する光線は角度δで偏向します。これは、おおよそ次のように表されます 。

${\displaystyle \delta \approx (n-1)\alpha \ ,}$

ここで、nはプリズム材料の屈折率、α はプリズムの表面間の角度です。

「光学ウェッジ」という用語は、窓の 2 つの平面間の浅い角度を指します。このウェッジは、完全な平行度が数百万分の 1 度から、角度が 3 度までの範囲になります。光学平面などの高精度の光学部品は、非常に高いレベルの平行度に研磨および研磨できますが、平行面を持つほぼすべての光学部品には、若干のウェッジがあります。この誤差範囲は通常、分または秒角で表されます。意図的にウェッジが付けられた窓は、ウェッジ プリズムと呼ばれることが多く、通常、ウェッジ角度は 1 度、2 度、または 3 度です。ウェッジ プリズムには、レーザー ビーム ステアリング、距離測定、可変焦点など、さまざまな用途があります。

ビームステアリングには、リズレープリズムペアと呼ばれる一対のウェッジプリズムを使用できます。この場合、一方のウェッジをもう一方のウェッジに対して回転させると、ビームの方向が変わります。ウェッジが同じ方向に角度を付ける場合、屈折したビームの角度は大きくなります。ウェッジを反対方向に回転させる場合、ウェッジは互いに打ち消し合い、ビームはまっすぐに通過します。

ウェッジをレーザーに近づけたり遠ざけたりすることでも、ビームを操ることができます。ウェッジをターゲットに近づけると（レーザーから遠ざけると）、屈折したビームがターゲットを横切ります。2 つのウェッジを反対方向にスライドさせると、カメラの可変焦点機能が提供され、非常に異なる距離にある物体を同じ焦点面で焦点を合わせて撮影できます。この方法は、物体までの距離が非常に急速に変化する航空写真や宇宙打ち上げロケットの写真撮影でよく使用されます。^[1]ウェッジは、1 つの望遠鏡で形成された画像と別の望遠鏡で形成された画像を組み合わせることで、距離測定に使用されることがありました。 ^[2]

ウェッジ プリズムは、主に可変半径の区画サンプリングで角度ゲージと同様の方法で使用されます。このタイプのサンプリングでは、ウェッジ プリズムを使用して、1 つのポイントを中心とした区画の「内側」または「外側」にある木を数えることによって、一連の木の基底面積を推定します。ウェッジ プリズムは光を屈折させて対象物 (木など) をオフセットするため、木の胸高直径とそのポイントからの距離に基づいて、特定のポイントから木を数えるかどうかを決定するために使用できます。

このタイプのサンプリングでは、プリズムは目から適度な距離に離し、下端が地面と平行になるようにして、地面から約 4.5 フィートの高さにあるプリズムを通して木を視認します。プリズムなしで見たときに、木のオフセット部分が幹と重なる木は「イン」木です (図 1)。幹のオフセット部分が元の幹と完全に一直線になっている木は境界線木です(図 2)。この木をカウントするかどうかを決定するには、DBH を測定する必要があります (または、実際には、境界線木 1 本おきにカウントするのが一般的です)。木のオフセット部分が元の幹と重なったり接触したりしていない木は「アウト」木です (図 3)。この木はカウントされません。

基底面積は、特定の地点の「内側」の木の数にプリズムの「係数」を掛けて推定します。プリズム係数はプリズムの角度に基づいており、プリズムはさまざまな係数で利用でき、平方フィート/エーカー (5、10、20 BAF が最も一般的) と平方メートル/ヘクタール (1-5 BAF が一般的) の両方で表されます。プリズムのサイズは、統計的に有効な基底面積の推定値が得られるように選択されます。1 区画あたり 6-10 本の「内側」の木が必要であり、巡回する木のサイズに応じて適切な係数のプリズムが必要です。大きな木は遠くからでも「内側」になるため、より大きな係数のプリズム (20 または 30 ft ² /ac、5-8 m ² /ha) を使用できます。小さな木は、非常に近い場合を除き、大きな係数のプリズムでは「外側」になるため、より小さな係数のプリズムを使用する必要があります。

重要なのは、傾斜した地面で正確な推定値を得るために、プリズムの下端が地面とほぼ平行でなければならないということです。ウェッジ プリズムは、水滴がガラスの光学特性に影響を与えるため、濡れた状態では使用しにくい場合があります。ウェッジ プリズムには、透明やアンバーなどさまざまな色があります。アンバーは透明ウェッジ プリズムと同じ機能を提供しますが、グレアが軽減され、曇りの日や曇天でも使いやすくなります。

ウェッジプリズムの操作は、今日の林業で使用されている技術の1つです。ウェッジプリズムはシンプルで、比較的安価で、持ち運び可能であり、適切に調整して使用すれば他の角度ゲージと同じくらい正確であるためです。プリズムをプロットの中心の真上に保持するだけで、^{[3]木に焦点を合わせると、屈折した光が木の幹をオフセットします。ウェッジプリズムは、土地管理と木材調達の両方で測定を行うために使用されます。}森林調査でウェッジプリズムと一緒に使用されることが多い他のツールには、クリノメーター、ビルトモアスティック、リラスコープ、直径テープなどがあります。

ウェッジプリズムは、プロットの中心にターゲットを配置して固定半径のプロットを作成するためにも使用できます。この機能では、ターゲットのサイズは目的のプロットサイズに合わせて慎重に調整され、プロットはプリズムを通して見たターゲットが「含まれる」すべての領域として定義されます。^[4]

• リズレープリズムの用途