Et pentaprisme er et reflekterende prisme , der har et snit vinkelret på de arbejdende flader, i form af en femkant [1] . To flader af pentaprismet er dækket med et reflekterende lag, og en af de tre gennemsigtige er ikke-fungerende. Lyset, der kommer ind i pentaprismet, kommer altid ud af det i en ret vinkel i forhold til den oprindelige retning på grund af vinklen mellem de reflekterende flader, som er 45° [2] [3] . På grund af et lige antal refleksioner forbliver billedet set gennem pentaprismen lige [4] . Når en af de reflekterende flader erstattes af to, placeret i form af et sadeltag på tværs af prismets sektion i en vinkel på 90° i forhold til hinanden, opnås et tagformet pentaprisme [5] . I modsætning til et simpelt pentaprisme giver et tagformet et spejlbillede, omvendt i en retning vinkelret på prismets hovedsektion [3] . Ifølge industriklassificeringen har den sædvanlige pentaprisme betegnelsen BP-90° og den tagformede - BkP-90° [6] .
Hovedformålet med en pentaprisme er at øge den optiske længde og samtidig bevare et kompakt design. Pentaprismens forlængelsesfaktor er 3,414 [4] [7] . En af de første anvendelser af en pentaprisme blev fundet i prismatiske kikkerter og monokulære, hvilket reducerede deres dimensioner betydeligt sammenlignet med et spotting-skop [8] . En anden egenskab ved pentaprismet - altid at aflede lys strengt vinkelret - gør det uundværligt i geodæsi og konstruktion . To pentaprismer, placeret således, at to arbejdsflader er i samme plan, og de to andre er rettet i modsatte retninger, bruges i det geodætiske apparat Ecker [9] . Med denne enhed kan du lægge vinkelrette linjer på jorden.
Den tagformede pentaprisme, opfundet i midten af 1800-tallet af franskmanden Charles Goulier ( fr. Charles Goulier ), opnåede den største berømmelse på grund af dens udbredte brug som drejesystem til søgeren af spejlreflekskameraer [10] . Uden en pentaprisme producerer en sådan søger et spejlvendt billede set fra oven på en vandret fokuseringsskærm . Denne metode til syn er ubelejlig og fører til overvægt af billeder fra en lavere vinkel , hvilket er uacceptabelt i portrætfotografering. Ved brug af en tagformet pentaprisme monteret over fokusskærmen og en kollektiv linse er et direkte billede synligt i okularet med en vandret optisk akse, og kameraet er i øjenhøjde. Samtidig er den optiske længde mellem fokusskærmen og okularet på grund af flere refleksioner i glasset tilstrækkelig til den ønskede billedforstørrelse samtidig med, at et kompakt design bevares.
For første gang blev en pentaprisme-søger implementeret næsten samtidigt i Rectaflex-, Contax S- og Alpa Prisma Reflex-kameraer umiddelbart efter krigen [11] [12] [13] [14] . Profilen af den tagformede pentaprisme, der rager ud over det øverste skjold på spejlreflekskameraer, giver dem et karakteristisk udseende. Nogle kameraer er en erstatning for reflekssøgerens vendesystem, så du kan bruge andre optiske tilbehør eller se billedet direkte på det matte glas. Derfor kaldes hele den aftagelige samling, som udover prismet, et forstørrelsesokular, eksponeringsmålerdele og andet tilbehør, almindeligvis et "pentaprisme". Billedet af en pentaprisme med en pil, der angiver lysets forløb i det, blev brugt som et varemærke af GOMZ- foreningen , senere omdøbt til LOMO [15] .
Pentaprismen kan placeres med sine tagformede flader både opad og fremad, mens effekten af dens brug ikke ændres. De fleste DSLR'er har dobbeltkanten opad, men en anden konfiguration bruges nogle gange. Sidstnævnte er typisk for de såkaldte "sports"-søgere (for eksempel Nikon DA-1) med en rektangulær udgangsflade uden okular [16] .
I nogle kameraer blev der i stedet for den sædvanlige pentaprisme brugt en semi-pentaprisme med et BkU -60 ° tag [17] . I dette tilfælde reflekteres lyset, der reflekteres fra de øvre tagformede flader, igen fra den nederste, og kommer ud gennem bagsiden i en vinkel på 60° i forhold til den oprindelige retning. Prismet blev brugt i søgerne på sovjetiske Salyut- og Kiev-88 TTL-kameraer samt nogle udenlandske kameraer, hvilket gav højde- og vægtøgninger med en stor mellemformatramme . Okularet på sådanne søgere er placeret i en vinkel, og den reducerede forstørrelse kompenseres af den store billedstørrelse. Der er kendte tilfælde af brug af Amici-tagformede prisme i små-format spejlreflekskameraer, for eksempel den franske Focaflex [18] .
Pentaprismens funktionsprincip
Længdesnit af et kamera med en pentaprisme
Aftagelig pentaprisme-samling Nikon F5
Søger Porrofinder med Porro prisme
Pentax 645 Z med trapezformet prisme
Verdens første reflekskamera med enkelt objektiv Duflex med et direkte billede i søgeren brugte et Porro-prisme som drejesystem , patenteret i denne egenskab af Jeno Dulovic tilbage i 1943 [19] . Pentaprismet viste sig dog at være mere effektivt, og Porro-prismet bruges sjældent, for eksempel i semi-formatet Olympus Pen F [20] . Meget sjældnere findes et sådant prisme i udstyr med en stor ramme, for eksempel i søgere fra Porrofinder-familien til mellemformatet Mamiya C330. I udstyr med stor ramme kan andre typer prismer bruges, for eksempel et trapezformet prisme, som i Pentax 645 kameraer [21] . På grund af tredobbelt intern refleksion bliver billedet i udgangsfladen af et sådant prisme inverteret og bliver lige, når det ses gennem et okular lavet i henhold til Kepler-teleskopets skema [22] . Den største fordel ved dette søgerdesign er det mindre volumen af glas og vægten af det trapezformede prisme sammenlignet med den pentaprisme, der kræves til en sådan ramme.
I optiske systemer, der ikke kræver nedskæring med en øget optisk vej, for eksempel i filmkameraer med en spejlobturator , bruges andre typer prismer til at rotere lysstrømmens akse. I professionelt filmudstyr bruges optiske hængsler, der giver dig mulighed for at dreje forstørrelsesglasset af gennemsynet i forhold til kameraet til forskellige positioner. Derfor er designet af sådanne indpakningssystemer meget mere kompliceret. I billige amatørkameraer er en solid pentaprisme erstattet af et lettere pentaspejl , limet sammen fra flade spejle [23] . Men på grund af tabet af lys på spejle, som er fraværende i reflekterende prismer, er lystransmissionen af en søger med et pentaspejl lavere end for et pentaprisme [24] .