Введение
Дихроическая призма – это призма, которая разделяет свет на два луча с разной длиной волны (цветом). Трихроическая призма состоит из двух дихроических призм, объединенных для разделения изображения на 3 цвета, обычно красный, зеленый и синий, соответствующие цветовой модели RGB. Как правило, они изготавливаются из одной или нескольких стеклянных призм с дихроическими оптическими покрытиями, которые избирательно отражают или пропускают свет в зависимости от его длины волны. Иными словами, определенные поверхности внутри призмы функционируют как дихроические фильтры. Они используются в качестве разделителей луча во многих оптических приборах. (См.: Дихроизм, для информации об этимологии термина.)
Приложения в видеокамерах или цифровых камерах
Одно из распространенных применений дихроических призм – в некоторых видеокамерах и высококачественных цифровых камерах. Трихроическая призма представляет собой комбинацию двух дихроических призм, используемых для разделения изображения на красный, зеленый и синий компоненты, которые могут быть по отдельности зарегистрированы тремя CCD-матрицами. Возможная компоновка устройства показана на схеме. Световой луч входит в первую призму (A), и синий компонент луча отражается от низкочастотного фильтра (F1), который отражает синий свет (высокая частота), но пропускает волны большей длины (низкая частота). Синий луч подвергается полному внутреннему отражению от передней грани призмы A и выходит из нее через боковую поверхность. Остальная часть луча попадает во вторую призму (B) и разделяется вторым фильтром (F2), который отражает красный свет, но пропускает волны меньшей длины. Красный луч также подвергается полному внутреннему отражению из-за небольшого воздушного промежутка между призмами A и B. Оставшийся зеленый компонент луча проходит через призму C.
Трихроическую призму можно использовать в обратном порядке для объединения красного, зеленого и синего лучей в цветное изображение, и она используется таким образом в некоторых проекторах. Возможны сборки с более чем тремя лучами.
Преимущества цветового разделения дихроидной призмой
При использовании для цветоделения в системе обработки изображений, этот метод обладает рядом преимуществ по сравнению с другими, например, с использованием фильтра Байера. Большинство этих характеристик обусловлены применением дихроических фильтров и схожи с ними. Преимуществами являются:
Минимальное поглощение света, большая часть светового потока направляется в один из выходных каналов. Более точное цветоделение, чем у большинства других фильтров. Простота изготовления для любой комбинации полос пропускания. Отсутствие необходимости в цветовой интерполяции (демозаикировании) и, как следствие, избежание ложных цветовых артефактов, часто встречающихся на демозаикированных изображениях.
Недостатки цветового разделения дихроидной призму
Поскольку дихроические призмы используют дихроические фильтры, точная полоса пропускания каждого фильтра зависит от угла падения света. Максимальная числовая апертура объектива может быть ограничена геометрией оптического тракта внутри устройства. Точная полоса пропускания зависит от числовой апертуры объектива, так как этот фактор изменяет средний угол падения света на фильтры. Поскольку некоторые стеклянные поверхности расположены под углом к падающему лучу, возможна поляризация в результате эффектов отражения.