Пентапризма

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Обычная пентапризма
Крышеобразная пентапризма. Двойная грань может быть как верхней, так и передней, это не влияет на оптический эффект

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, всегда выходит из неё под прямым углом к первоначальному направлению за счёт угла между отражающими гранями, составляющего 45°[2][3]. Благодаря чётному количеству отражений, изображение, видимое через пентапризму, остаётся прямым[4]. При замене одной из отражающих граней двумя, расположенными в форме двускатной крыши поперёк сечения призмы под углом 90° друг к другу, получается крышеобразная пентапризма[5]. В отличие от простой пентапризмы, крышеобразная даёт зеркальное изображение, перевёрнутое в направлении, перпендикулярном главному сечению призмы[3]. По промышленной классификации обычная пентапризма имеет обозначение БП-90°, а крышеобразная — БкП-90°[6].

Применение[править | править код]

Основное назначение пентапризмы — увеличение оптической длины при сохранении компактности конструкции. Коэффициент удлинения пентапризмы составляет 3,414[4]. Одно из первых применений пентапризмы нашли в призматических биноклях и монокулярах, значительно сокращая их габариты по сравнению со зрительной трубой[7]. Ещё одно свойство пентапризмы — всегда отклонять свет строго перпендикулярно — делает её незаменимой в геодезии и строительстве. Крышеобразная пентапризма получила наибольшую известность, благодаря широкому применению в качестве оборачивающей системы видоискателя однообъективных зеркальных фотоаппаратов[8]. 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 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», «Contax S» и «Alpa Prisma Reflex» сразу после войны[9][10][11][12]. Профиль крышеобразной пентапризмы, выступающей над верхним щитком зеркальных фотоаппаратов, придаёт им характерный вид. В некоторых камерах предусмотрена замена оборачивающей системы зеркального видоискателя, позволяющая использовать другие оптические насадки или наблюдать изображение непосредственно на матовом стекле. Поэтому весь съёмный узел, содержащий кроме призмы увеличительный окуляр, детали экспонометра и другие вспомогательные приспособления, в обиходе называется «пентапризмой». Изображение пентапризмы со стрелкой, обозначающей ход света в ней, использовалось в качестве товарного знака объединением ГОМЗ, позже переименованным в ЛОМО[13].

Альтернативы в фотоаппаратуре[править | править код]

Пентапризма может располагаться крышеобразными гранями как вверх, так и вперёд, при этом эффект от её использования не меняется. В большинстве зеркальных фотоаппаратов двойная грань обращена вверх, однако иногда используется другая конфигурация. Такая установка пентапризмы использована в так называемых «спортивных» видоискателях Nikon DA-1 с прямоугольной выходной гранью без окуляра[14].

В некоторых фотоаппаратах вместо обычной пентапризмы использовалась полупентапризма с крышей БкУ-60°[15]. 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 «Салют» и «Киев-88 TTL», а также в некоторых иностранных камерах, давая выигрыш по высоте и весу с большим кадром среднего формата. Окуляр таких видоискателей расположен под углом, а уменьшенное увеличение компенсируется большим размером кадра. Известны случаи использования крышеобразной призмы Амичи в малоформатных зеркальных фотоаппаратах, например французском «Focaflex»[16].

Иногда вместо пентапризмы используется призма Порро, однако из-за её громоздкости такое решение доступно только при небольших размерах кадра, например в полуформатном «Olympus Pen F»[17]. Значительно реже такая призма встречается в аппаратуре с крупным кадром, например в видоискателях семейства «Porrofinder» для среднеформатной «Mamiya C330». В аппаратуре с большим кадром могут использоваться и другие виды призм, например трапециевидная призма, как в фотоаппаратах Pentax 645[18]. 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[19]. Главный выигрыш такой конструкции видоискателя — меньшие объём стекла и вес трапециевидной призмы по сравнению с необходимой для такого кадра пентапризмой.

В оптических системах, не требующих уменьшения габаритов при увеличенном оптическом пути, например, в кинокамерах с зеркальным обтюратором, для поворота оси светового потока применяется призмы других типов. В профессиональной киносъёмочной аппаратуре используются оптические шарниры, позволяющие поворачивать лупу сквозного визира относительно камеры в различные положения. Поэтому конструкция таких оборачивающих систем намного сложнее. В дешёвых любительских фотоаппаратах цельная пентапризма заменяется более лёгким пентазеркалом, склеенным из плоских зеркал[20]. Однако, из-за потерь света на зеркалах, отсутствующих в отражательных призмах, светопропускание видоискателя с пентазеркалом ниже, чем у пентапризменного[21].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Фотокинотехника, 1981, с. 234.
  2. Теория оптических приборов, 1966, с. 22.
  3. 1 2 Оптические призмы (рус.). Labor-Microscopes. Проверено 11 ноября 2018.
  4. 1 2 Теория оптических систем, 1992, с. 75.
  5. Выбор фотоаппарата, 1962, с. 53.
  6. Теория оптических систем, 1992, с. 74.
  7. Porro или Roof — что лучше? (рус.). Optic Market. Проверено 11 ноября 2018.
  8. Фотоаппараты, 1984, с. 16.
  9. Фотокурьер, 2005, с. 22.
  10. 1949: Contax S (англ.). 1949-1962: Zeiss Ikon Contax of Dresden. The History of Penta Prism SLR. Проверено 3 декабря 2018.
  11. Heinz Richter. ALPA – LEICA QUALITY IN A COMPETITOR’S CAMERA (англ.). Barnack Berek Blog (15 February 2015). Проверено 3 декабря 2018.
  12. The mother of all modern DSLR cameras (англ.). Photography Traveller (2 November 2014). Проверено 3 декабря 2018.
  13. Знаки предприятий оптической промышленности СССР (рус.). Zenit Camera. Проверено 19 ноября 2018.
  14. Nikon Interchangeable Prisms for F2 Series bodies (англ.). Modern Classic SLRs Series. Photography in Malaysia. Проверено 9 марта 2013. Архивировано 13 марта 2013 года.
  15. Half Pentaprisms (англ.). Sunny Precision Optics. Проверено 14 ноября 2018.
  16. Mike Elek. Focaflex Automatic (англ.). Classic Cameras. Проверено 1 ноября 2018.
  17. Olympus Pen F (англ.). Olympus. Проверено 25 сентября 2018.
  18. Pentax 645N: overview (англ.). Hymenoptera Chrysididae and Macrophotography. Проверено 14 ноября 2018.
  19. Inherits of Pentax 645 tradition and takes it to the next level (англ.). Ricoh Imaging. Проверено 14 ноября 2018.
  20. Пентапризма в фотоаппарате (рус.). FotoMTV. Проверено 25 сентября 2018.
  21. Теория оптических систем, 1992, с. 72.

Литература[править | править код]

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