アッペンダールプリズム

アッペンダールプリズム ^[1]は正立プリズム、つまり像を反転（180°回転）するために使用される特殊な反射プリズムです。正立システムは、対称的なアセンブリを形成するために接着された高屈折率の光学ガラスで作られた3つの部分プリズムで構成されており、^[2]顕微鏡や双眼鏡技術 で使用されます。

過去には、例えばライツ（1986年以降はライカ）のトリノビッド双眼鏡シリーズなど、一部の双眼鏡にウッペンダールプリズムシステムが採用されていました。 ^[4]トリノビッドシリーズの双眼鏡は1958年に発売され、当時特許取得済みの、接眼レンズ群とハウジング内のプリズムアセンブリの間に可動式の内部光学レンズを使用して焦点を合わせていました。^[5]対物レンズ群とプリズムアセンブリの間に光学レンズを配置する、より一般的な方法と同様に、この中央内部焦点合わせ方式では双眼鏡の容積は変わりません。1980年代後半から1990年代前半に日本製だったボシュロムのエリート双眼鏡とブラウニングの7×35双眼鏡もウッペンダールプリズムを採用していました。 ^[6]

2020年代初頭、ウッペンダールプリズム型標準双眼鏡の市販市場シェアはゼロだった。^[7]ライカジオビッドR（レーザー）距離計双眼鏡シリーズと、（改良された）ウッペンダールプリズムシステムを使用した7×24レンジマスター単眼鏡は、まだ市販されていた。^[8]

ウッペンダール プリズム システムは、2 つのガラス/空気遷移面を持つ 3 つの接合プリズムで構成されています。最初のプリズムを通過する途中で、光線束 (赤) は、まず、金属または誘電体コーティング (ミラーリング) と、シュミット ペシャン クラスターで使用されるものと同じ全内部反射面でコーティングされた表面で反射されます。ウッペンダールで使用されるように、光は反対側から入退出します。ビームのその他の反射は、損失のない全内部反射によって行われます。2 番目のプリズムは 90° 反射であり、ミラーリング コーティングは必要ありません。画像を完全に反転するために、3 番目のプリズム (緑) にルーフ エッジが研磨されています。さらに、ビームは軸のオフセットなしで反転システムから出ます。これが、ウッペンダール プリズムが直視ルーフ プリズムの 1 つに数えられる理由です。6回の反射の正味の効果(2 回はルーフ平面での反射)。光は偶数回反射されるため、像は 180 度回転し (像の左右は変化しない)、プリズムを像正立システムとして使用して像を垂直方向と水平方向の両方に反転することができます。

このプリズム システムの利点は、光線が空気とガラスの間の 2 つの遷移のみを通過するため、フレネル反射による損失が最小限に抑えられることです。コンパクトなシュミット ペシャン プリズムシステムに匹敵する、アップペンダール プリズムの光線経路の比較的強い折り畳みにより、全長が短いコンパクトな光学機器の構築が可能になります。

ウッペンダールのルーフプリズムシステムは、純粋に技術的な観点から見ると、かなり複雑なルーフプリズム設計です。ウッペンダール設計に入る光は、アベ・ケーニッヒプリズム設計よりも反射回数が多く、効率が低くなります。^[9]

全反射は発生しません。この問題を軽減するために、表面にミラーコーティングが施されます。通常は、アルミニウムミラーコーティング（反射率87% ～ 93%）または銀ミラーコーティング（反射率 95% ～ 98%）が使用されます。

金属ミラーコーティングではなく誘電体コーティングを使用すると、プリズムの透過率をさらに向上できます。これにより、プリズムの表面が誘電体ミラーとして機能します。適切に設計された誘電体コーティングは、可視光スペクトル全体で 99% を超える反射率を提供できます。この反射率は、アルミニウムまたは銀のミラーコーティングに比べて大幅に向上しており、アッペンダールプリズムの性能は、ポロプリズムまたはアッベ・ケーニッヒプリズムに似ています。

必要なミラーコーティングは製造工程を追加するだけでなく、全反射のみに依存するポロプリズムやアッベ・ケーニッヒプリズムを使用する他の像形成装置よりも、Uppendahl ルーフプリズムの損失が大きくなります。誘電体ミラーコーティングは反射効率が同等ですが、Uppendahl はより高価になります。

さらに、アペンダールは他のルーフプリズムと同様に位相補正の問題を抱えています。アペンダールプリズムやその他のルーフプリズム双眼鏡は位相補正コーティングが施されており、これらの問題を最小限に抑え、解像度とコントラストを大幅に向上させます。^[10]

最大限の光透過率を達成するには、Uppendahl プリズム システムの入射面と出射面に反射防止コーティングを施す必要があります。さらに、ルーフの両表面に高品質の誘電体ミラーリングおよび位相補正コーティングを使用する必要があります。

• メルリッツ、ホルガー (2023)。双眼鏡ハンドブック。シュプリンガー・チャム。ISBN 978-3-031-44407-4。