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A diferencia de los prismas Porro (que invierten imágenes pero no proporcionan rotación continua) o prismas del techo (que requieren diseños de reflexión múltiple más complejos), los prismas de paloma ofrecen una rotación continua proporcional a su desplazamiento angular: girar el prisma por θ ° da como resultado la rotación de la imagen de 2θ °. Este control dinámico los hace invaluables en aplicaciones que requieren ajuste de orientación en tiempo real, como microscopía o sistemas de vigilancia. Su diseño compacto de una pieza (sin interfaces pegadas) elimina la complejidad de la alineación y reduce la pérdida de luz (eficiencia de transmisión> 95%), lo que garantiza un rendimiento confiable en las configuraciones limitadas con espacio.
• Materiales : fabricado con Schott Bk7 (un vidrio de corona con excelente transmisión de luz visible, ideal para aplicaciones generales de imágenes), sílice de Hoya fusionada (transmisión alta UV y NIR, adecuada para sistemas basados en láser) y zafiro (óxido de aluminio, conocido por la dureza extrema: la dureza de las cajas 9: resistencia a la alta temperatura). Bk7 es rentable para el uso de rango visible (400-700 nm), mientras que la sílice fusionada extiende el rendimiento a 185-2100 nm (UV a NIR). El zafiro, aunque más caro, es ideal para entornos hostiles (por ejemplo, sensores industriales expuestos al polvo o vibración)
• Tolerancias críticas : logra la tolerancia angular <2 arcos (asegurando la rotación precisa de 180 ° sin inclinación de la imagen) y la planitud PV <1/10λ (medida a 632.8 nm). Estas tolerancias son críticas para minimizar la distorsión de la imagen, incluso una desviación angular de 5 arcos puede causar una inclinación de 0.1 ° en la imagen rotada, que es inaceptable en aplicaciones de precisión como la inspección de obleas de semiconductores.
• Especificaciones de la superficie : calidad de la superficie 20-10 (grado estándar, adecuado para la mayoría de los sistemas de imágenes) con opcionales bordes ennegrecidos (un recubrimiento negro mate aplicado a superficies no ópticas). Los bordes ennegrecidos suprimen las reflexiones internas (luz parásita <0.5%) que de otro modo causarían imágenes fantasmas: faint duplicados de la imagen principal que degradan la claridad. Para aplicaciones de alta sensibilidad (p. Ej., Microscopía de poca luz), está disponible un grado de calidad de superficie 10-5 para reducir aún más la dispersión.
• Rango de tamaño : dimensiones estándar de 5 mm a 100 mm (modelos de 5 mm para dispositivos miniaturizados como microscopios de teléfonos inteligentes, modelos de 100 mm para sistemas de imágenes de gran formato como cámaras industriales) con tamaños personalizados de hasta 300 mm (para aplicaciones aeroespaciales como imágenes satelitales). Todos los modelos cuentan con un ápice truncado (la esquina superior del prisma de ángulo derecho), lo que reduce la altura total del prisma en un 30-50% en comparación con un prisma de ángulo recto completo, ahorrando espacio en sistemas compactos.
• Estabilidad ambiental : resistente a la expansión térmica, con un coeficiente de expansión térmica (CTE) de <7 × 10⁻⁶/° C para BK7 y <0.5 × 10⁻⁶/° C para sílice fusionada. Esta estabilidad garantiza el rendimiento en entornos de -40 ° C a 80 ° C, crítico para las cámaras de vigilancia al aire libre (expuestas a fluctuaciones de temperatura) o sensores industriales (usados cerca de equipo de calefacción o enfriamiento). Los modelos de zafiro ofrecen una estabilidad aún mayor, implicando temperaturas de hasta 1000 ° C.
Los prismas de paloma sobresalen en sistemas ópticos de precisión:
• Biotecnología : muestras giratorias en microscopía de fluorescencia (p. Ej., Células vivas de imágenes) y sistemas de clasificación de células (utilizados en citometría de flujo) sin reposicionar la fuente de luz. En la citometría de flujo, la rotación de la imagen de las poblaciones celulares permite a los investigadores ver células desde múltiples ángulos, mejorando la detección de tipos de células raras (p. Ej., Células cancerosas en muestras de sangre). En la microscopía de fluorescencia, la rotación de la imagen elimina la necesidad de mover físicamente la muestra, reduciendo el riesgo de dañar las células delicadas.
• Defensa : habilitar la estabilización de la imagen en cámaras de vigilancia (montadas en drones o vehículos militares) y sistemas de orientación (por ejemplo, telaveteneradores láser montados en tanques). Cuando la cámara o el telémetro se mueven debido a la vibración, el prisma de paloma gira para contrarrestar el movimiento, manteniendo la imagen alineada con el objetivo. Esta estabilización mejora la precisión del seguimiento objetivo en hasta un 40% en entornos de alta vibración.
• Instrumentación : corrección de orientación en espectrómetros (por ejemplo, espectrómetros Raman, donde las imágenes de luz dispersas pueden invertirse) e interferómetros (utilizados para la medición de longitud de precisión). En los interferómetros, la rotación de la imagen asegura que las franjas de interferencia (los patrones de luz utilizados para medir la distancia) estén alineados con el detector, mejorando la precisión de la medición a dentro de 1 nm.
• Entretenimiento : ajuste de ángulos de proyección en pantallas láser (por ejemplo, proyecciones holográficas 3D) y proyectores de mapeo 3D (utilizados en atracciones de parques temáticos). En el mapeo 3D, la rotación de la imagen proyectada permite una alineación perfecta de múltiples proyectores, creando un solo mapa 3D unificado de espacios grandes (por ejemplo, una sala de museos). Las pantallas láser usan prismas de paloma para rotar patrones láser, creando efectos visuales dinámicos como logotipos giratorios o texto en movimiento.
P: ¿Cómo se relaciona el ángulo de rotación con el movimiento del prisma?
R: La relación es lineal y predecible: girar el prisma por θ ° da como resultado la rotación de la imagen de 2θ ° . Este efecto de duplicación surge de la reflexión interna única dentro del prisma: la luz entra en el prisma, refleja la superficie hipotenusa y sale, con la reflexión de manera efectiva 'duplicando' la rotación del prisma. Por ejemplo, girar el prisma de 30 ° en sentido horario girará la imagen 60 ° en sentido horario. Esta relación predecible permite un control preciso sobre la orientación, lo que hace que los prismas de paloma sean ideales para aplicaciones donde se necesita ajuste en tiempo real (por ejemplo, cámaras de vigilancia controladas a distancia).
P: ¿Pueden los prismas Dove funcionar con la luz polarizada?
R: Sí, pero el rendimiento depende del estado de polarización de la luz del incidente. La luz polarizada P (polarizada paralela al plano de incidencia) minimiza las pérdidas de reflexión en las superficies de entrada y salida del prisma: las pérdidas de reflexión suelen ser <1% para la luz P-polarizada en el ángulo de Brewster. La luz polarizada S (polarizada perpendicular al plano de incidencia), por el contrario, tiene mayores pérdidas de reflexión (hasta 5%), lo que puede reducir el brillo de la imagen. Para aplicaciones de luz polarizadas (p. Ej., Microscopía de polarización), recomendamos especificar prismas con recubrimientos antirreflectantes optimizados para el estado de polarización, o usar luz polarizada P para maximizar el rendimiento.
P: ¿Qué causa la distorsión de la imagen?
R: La distorsión de la imagen en los prismas de paloma surge principalmente de dos factores: irregularidades de luz y superficie fuera del eje. La luz fuera del eje (rayos de luz que entran en el prisma en un ángulo al eje óptico) experimenta diferentes longitudes de ruta a través del prisma, lo que lleva a diferencias de aumento en la imagen (distorsión de Keystone). Mantener los ángulos de campo <5 ° (el ángulo entre el eje óptico y los rayos de luz más externos) mitiga este problema. Las irregularidades de la superficie (por ejemplo, rasguños o planitud desigual) también pueden causar distorsión al dispersar la luz; El uso de prismas con 10-5 calidad de superficie y recubrimientos AR reduce aún más este efecto. En aplicaciones de alta precisión (por ejemplo, inspección de semiconductores), recomendamos fuentes de luz colimadas (que producen rayos paralelos) para minimizar la distorsión fuera del eje.
