Pentaprisma on heijastava prisma , jonka leikkaus on kohtisuorassa työpintoihin nähden, viisikulmion muotoinen [1] . Pentaprisman kaksi pintaa on peitetty heijastavalla kerroksella, ja yksi kolmesta läpinäkyvästä on toimimaton. Pentaprismaan tuleva valo poistuu siitä aina suorassa kulmassa alkuperäiseen suuntaan johtuen heijastuspintojen välisestä kulmasta, joka on 45° [2] [3] . Parillisen heijastusmäärän ansiosta pentaprisman läpi nähty kuva pysyy suorana [4] . Kun toinen heijastavista pinnoista korvataan kahdella, jotka sijaitsevat harjakaton muodossa prisman poikki 90° kulmassa toisiinsa nähden, saadaan katon muotoinen pentaprisma [5] . Toisin kuin yksinkertainen pentaprisma, katon muotoinen antaa peilikuvan, joka on käännetty prisman pääleikkaukseen nähden kohtisuoraan suuntaan [3] . Teollisuusluokituksen mukaan tavallisella pentaprismalla on merkintä BP-90° ja katon muotoisella - BkP-90° [6] .
Pentaprisman päätarkoitus on lisätä optista pituutta säilyttäen samalla kompaktin rakenteen. Pentaprisman venymäkerroin on 3,414 [4] [7] . Yksi ensimmäisistä pentaprisman sovelluksista löydettiin prismaattisista kiikareista ja monokulaareista, mikä pienensi merkittävästi niiden kokoa täpläkiikariin verrattuna [8] . Toinen pentaprisman ominaisuus - aina tiukasti kohtisuorassa suuntaava - tekee siitä välttämättömän geodesiassa ja rakentamisessa . Geodeettisessa laitteessa Ecker [9] käytetään kahta pentaprismaa, jotka on sijoitettu siten, että kaksi työpintaa ovat samassa tasossa ja kaksi muuta vastakkaisiin suuntiin . Tällä laitteella voit asettaa kohtisuorat viivat maahan.
Katon muotoinen pentaprisma, jonka ranskalainen Charles Goulier ( fr. Charles Goulier ) keksi 1800-luvun puolivälissä , sai suurimman mainetta, koska sitä käytettiin laajalti järjestelmäkameroiden etsimen kääntöjärjestelmänä [ 10 ] . Ilman pentaprismaa tällainen etsin tuottaa peilikuvan ylhäältä katsottuna vaakasuuntaisella tarkennusnäytöllä . Tämä havaintotapa on hankala ja johtaa alemmasta kuvakulmasta otettujen kuvien hallitsemiseen , mikä ei ole hyväksyttävää muotokuvauksessa. Tarkennusnäytön ja kollektiivisen linssin yläpuolelle asennettua kattomaista pentaprismaa käytettäessä okulaarissa näkyy suora kuva vaakasuuntaisella optisella akselilla ja kamera on silmien tasolla. Samaan aikaan, koska lasissa on useita heijastuksia, optinen pituus tarkennusnäytön ja okulaarin välillä on riittävä haluttuun kuvan suurennokseen säilyttäen samalla kompaktin muotoilun.
Ensimmäistä kertaa pentaprismaetsin toteutettiin lähes samanaikaisesti Rectaflex-, Contax S- ja Alpa Prisma Reflex -kameroissa heti sodan jälkeen [11] [12] [13] [14] . Katon muotoisen pentaprisman profiili, joka ulkonee SLR-kameroiden yläkilven yläpuolelle, antaa niille erottuvan ilmeen. Joissakin kameroissa voidaan korvata heijastinetsin kääntöjärjestelmä, jolloin voit käyttää muita optisia lisälaitteita tai katsella kuvaa suoraan himmeällä lasilla. Siksi koko irrotettavaa kokoonpanoa, joka sisältää prisman lisäksi suurentavan okulaarin, valotusmittarin osia ja muita lisävarusteita, kutsutaan yleisesti "pentaprismaksi". Pentaprisman kuvaa, jossa valon kulkua osoittava nuoli, käytti tavaramerkkinä GOMZ- yhdistys , joka myöhemmin nimettiin LOMO :ksi [15] .
Pentaprisma voidaan sijoittaa kattomaisesti sekä ylöspäin että eteenpäin, mutta sen käytön vaikutus ei muutu. Useimmissa DSLR-kameroissa on kaksoisreuna ylöspäin, mutta toisinaan käytetään eri kokoonpanoa. Jälkimmäinen on tyypillistä niin sanotuille "urheilu"etsimille (esimerkiksi Nikon DA-1), joissa on suorakaiteen muotoinen ulostulopinta ilman okulaaria [16] .
Joissakin kameroissa käytettiin tavallisen pentaprisman sijasta puolipentaprismaa, jonka katto oli BkU -60° [17] . Tässä tapauksessa ylemmiltä katon muotoisilta pinnoilta heijastuva valo heijastuu jälleen alemmasta ja poistuu takapinnan kautta 60° kulmassa alkuperäiseen suuntaan. Prismaa käytettiin Neuvostoliiton Salyut- ja Kiev-88 TTL-kameroiden sekä joidenkin ulkomaisten kameroiden etsimeissä, mikä lisäsi korkeutta ja painoa suurella keskikokoisella kehyksellä . Tällaisten etsimien okulaari on sijoitettu kulmaan, ja pienentynyttä suurennusta kompensoi suuri kehyskoko. On tunnettuja tapauksia Amici-katon muotoisen prisman käytöstä pienikokoisissa järjestelmäkameroissa, esimerkiksi ranskalainen Focaflex [18] .
Pentaprisman toimintaperiaate
Pentaprismalla varustetun kameran pituusleikkaus
Irrotettava pentaprismakokoonpano Nikon F5
Etsin Porroetsin Porro-prismalla
Pentax 645 Z puolisuunnikkaan muotoisella prismalla
Maailman ensimmäinen yksilinssinen refleksikamera Duflex, jossa oli suora kuva etsimessä, käytti kääntöjärjestelmänä Porro-prismaa , jonka Jeno Dulovic patentoi tässä ominaisuudessa vuonna 1943 [19] . Pentaprisma osoittautui kuitenkin tehokkaammaksi, ja Porro-prismaa käytetään harvoin, esimerkiksi puoliformaatissa Olympus Pen F [20] . Paljon harvemmin tällainen prisma löytyy laitteista, joissa on suuri runko, esimerkiksi Porrofinder-perheen etsimeissä keskikokoiselle Mamiya C330:lle. Laitteissa, joissa on suuri runko, voidaan käyttää muun tyyppisiä prismoja, esimerkiksi puolisuunnikkaan muotoista prismaa, kuten Pentax 645 -kameroissa [21] . Kolminkertaisen sisäisen heijastuksen ansiosta kuva tällaisen prisman lähtöpinnalla on käänteinen ja muuttuu suoraksi, kun sitä katsotaan Kepler-teleskoopin kaavion mukaisesti tehdyn okulaarin läpi [22] . Tämän etsinrakenteen tärkein etu on pienempi lasitilavuus ja puolisuunnikkaan muotoisen prisman paino verrattuna tällaisen kehyksen vaatimaan pentaprismaan.
Optisissa järjestelmissä, jotka eivät vaadi pienentämistä suurennetulla optisella polulla, esimerkiksi elokuvakameroissa , joissa on peilisulkija , muun tyyppisiä prismoja käytetään valovirran akselin kiertämiseen. Ammattimaisissa kuvauslaitteissa käytetään optisia saranoita, joiden avulla voit kääntää läpinäkyvän suurennuslasia suhteessa kameraan eri asentoihin. Siksi tällaisten käärintäjärjestelmien suunnittelu on paljon monimutkaisempaa. Halvoissa amatöörikameroissa kiinteä pentaprisma korvataan kevyemmällä pentaprismalla , joka on liimattu yhteen litteistä peileistä [23] . Kuitenkin johtuen valohäviöstä peileissä, joita ei ole heijastavissa prismoissa, viisipeilillä varustetun etsimen valonläpäisy on pienempi kuin pentaprisman [24] .