Пентапризма

Основное назначение пентапризмы — увеличение оптической длины при сохранении компактности конструкции. Коэффициент удлинения пентапризмы составляет 3,414[4][7]. Одно из первых применений пентапризмы нашли в призматических биноклях и монокулярах, значительно сокращая их габариты по сравнению со зрительной трубой[8]. 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[9]. 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[10]. 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[11][12][13][14]. 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[15].

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. Последняя характерна для так называемых «спортивных» видоискателей (например, Nikon DA-1) с прямоугольной выходной гранью без окуляра[16].

В некоторых фотоаппаратах вместо обычной пентапризмы использовалась полупентапризма с крышей БкУ-60°[17]. 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»[18].

• 
  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

Первая в мире однообъективная «зеркалка» Duflex с прямым изображением в видоискателе использовала в качестве оборачивающей системы призму Порро запатентованную в этом качестве Йено Дуловичем ещё в 1943 году[19]. Однако пентапризма оказалась эффективнее, и призма Порро используется редко, например в полуформатном «Olympus Pen F»[20]. 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[21]. 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[22]. 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[23]. Однако, из-за потерь света на зеркалах, отсутствующих в отражательных призмах, светопропускание видоискателя с пентазеркалом ниже, чем у пентапризменного[24].

• 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.

• 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.