Пентапризма

Пентапри́зма — отражательная призма, имеющая в сечении, перпендикулярном рабочим граням, вид пятиугольника^[1]. Две грани пентапризмы покрыты отражающим слоем, а из трёх прозрачных одна нерабочая. Свет, вошедший в пентапризму, выходит из неё под прямым углом к первоначальному направлению вне зависимости от угла падения на входную грань^[2]. Это достигается за счёт угла между отражающими гранями, составляющего 45°^[3][4]. Благодаря чётному количеству отражений, изображение, видимое через пентапризму, остаётся прямым^[5]. При замене одной из отражающих граней двумя, расположенными в форме двускатной крыши поперёк сечения призмы под углом 90° друг к другу, получается крышеобразная пентапризма^[6]. В отличие от простой пентапризмы, крышеобразная даёт зеркальное изображение, перевёрнутое в направлении, перпендикулярном главному сечению призмы^[4]. По промышленной классификации обычная пентапризма имеет обозначение БП-90°, а крышеобразная — БкП-90°^[7].

Основное назначение пентапризмы — увеличение оптической длины при сохранении компактности конструкции. Коэффициент удлинения пентапризмы составляет 3,414^[5][8]. Одно из первых применений пентапризмы нашли в призматических биноклях и монокулярах, значительно сокращая их габариты по сравнению со зрительной трубой^[9]. Ещё одно свойство пентапризмы — всегда отклонять свет строго перпендикулярно — делает её незаменимой в геодезии и строительстве. Две пентапризмы, расположенные так, чтобы две рабочие грани находились в одной плоскости, а две другие были направлены в противоположные стороны, используют в геодезическом приборе эккер^[10]. С помощью этого прибора можно откладывать на местности перпендикулярные линии.

Крышеобразная пентапризма, изобретённая в середине XIX века французом Шарлем Гулье (фр. Charles Goulier), получила наибольшую известность благодаря широкому применению в качестве оборачивающей системы видоискателя зеркальных фотоаппаратов^[11]. Без пентапризмы такой видоискатель даёт зеркально перевёрнутое изображение, наблюдаемое сверху на расположенном горизонтально фокусировочном экране. Такой способ визирования неудобен и приводит к преобладанию снимков с нижнего ракурса, неприемлемого при портретной съёмке. При использовании крышеобразной пентапризмы, установленной над фокусировочным экраном и коллективной линзой, в окуляре с горизонтальной оптической осью видимо прямое изображение, а фотоаппарат находится на уровне глаз. При этом за счёт многократного отражения в стекле, оптическая длина между фокусировочным экраном и окуляром достаточна для нужного увеличения изображения при сохранении компактности конструкции.

Впервые пентапризменный видоискатель был почти одновременно реализован в фотоаппаратах Rectaflex и

Изготовление крышеобразной пентапризмы сопряжено с серьёзными трудностями, обусловленными длинным путём света с трёхкратным преломлением. Даже для развитых оптических компаний получение большого куска оптического стекла без неоднородностей и с минимальным количеством пузырьков представляет проблему. Первым фотоаппаратом с пентапризмой стал Rectaflex, запущенный в серийное производство в Италии в 1948 году. Через несколько месяцев появился немецкий Contax-S с аналогичным видоискателем. Почти одновременно для тех же целей в швейцарском Alpa Prisma Reflex использовали призму Керна[19]. Со временем стало очевидно, что с прямоугольным кадром пентапризма эффективнее любых других оборачивающих систем. Тем не менее, призма Порро иногда используется, например в полуформатном Olympus Pen F^[20][21]. Значительно реже такая призма встречается в аппаратуре с крупным кадром, например в видоискателях семейства Porrofinder для среднеформатной Mamiya C330. В некоторых фотоаппаратах вместо обычной пентапризмы использовалась полупентапризма с крышей БкУ-60°^[22].

• 
  Принцип действия пентапризмы
• 
  Продольный разрез фотоаппарата с пентапризмой
• 
  Съёмный узел пентапризмы Nikon F5
• 
  Крышеобразная призма Амичи
• 
  Видоискатель Porrofinder с

  призмой Порро
• 
  Pentax 645Z с трапециевидной призмой

В этом случае свет, отразившийся от верхних крышеобразных граней, вторично отражается от нижней, выходя через заднюю грань под углом 60° к первоначальному направлению. Призма использовалась в видоискателях советских фотоаппаратов «

В аппаратуре с большим кадром могут использоваться и другие виды призм, например трапециевидная призма, как в фотоаппаратах Pentax 645^[24]. За счёт троекратного внутреннего отражения, изображение в выходной грани такой призмы получается перевёрнутым, и становится прямым при рассматривании через окуляр, выполненный по схеме телескопа Кеплера^[25]. Главный выигрыш такой конструкции видоискателя — меньшие объём стекла и вес трапециевидной призмы по сравнению с необходимой для такого кадра пентапризмой.

В дешёвых любительских фотоаппаратах цельная пентапризма заменяется более лёгким пентазеркалом, склеенным из плоских зеркал^[26]. Однако, из-за потерь света на зеркалах, отсутствующих в отражательных призмах, светопропускание видоискателя с пентазеркалом ниже, чем у пентапризменного^[27].

• Пентазеркало
• Призма Порро
• Призма Аббе-Порро

• Борис Бакст. Первое детище Цейсса в стране социализма. Contax-S (рус.) // «Фотокурьер» : журнал. — 2005. — № 5/101. — С. 18—25.

• Д. З. Бунимович. Выбор фотоаппарата / Е. А. Иофис. — М.: «Искусство», 1962. — 128 с.

• Н. П. Заказнов, С. И. Кирюшин, В. И. Кузичев. Глава V. Детали оптических систем // Теория оптических систем / Т. В. Абивова. — М.: «Машиностроение», 1992. — С. 53—91. — 448 с. — 2300 экз. — ISBN 5-217-01995-6.

• Е. А. Иофис. Фотокинотехника / И. Ю. Шебалин. — М.: «Советская энциклопедия», 1981. — С. 234. — 447 с.

• Н. П. Лаврова, А. Ф. Стеценко. Аэрофотосъёмка. Аэрофотосъёмочное оборудование / Н. Т. Куприна. — М.: «Недра», 1981. — 296 с. — 6400 экз.

• Г. Г. Слюсарев. Расчёт оптических систем (рус.) / В. А. Панов. — Л.: «Машиностроение», 1975. — 640 с. — 11 000 экз.

• В. Н. Чуриловский. Глава I. Геометрическая оптика // Теория оптических приборов / А. П. Грамматин. — М.: «Машиностроение», 1966. — С. 28—35. — 274 с. — 14 000 экз.

• М. Я. Шульман. Фотоаппараты / Т. Г. Филатова. — Л.: «Машиностроение», 1984. — 142 с. — 100 000 экз.

• Hiroshi Kimata, Jason Schneider. The truth about SLR viewfinders (англ.) // Popular Photography : журнал. — 1994. — June (no. 6). — P. 40—106. —
  ISSN 1542-0337
  .