Un pentaprisma es un prisma reflectante , que tiene una sección perpendicular a las caras de trabajo, la forma de un pentágono [1] . Dos caras del pentaprisma están cubiertas con una capa reflectante y una de las tres transparentes no funciona. La luz que ingresa al pentaprisma siempre sale en ángulo recto con respecto a la dirección original debido al ángulo entre las caras reflectantes, que es de 45° [2] [3] . Debido a un número par de reflejos, la imagen vista a través del pentaprisma permanece recta [4] . Cuando una de las caras reflectantes se reemplaza por dos, ubicadas en forma de techo a dos aguas a través de la sección del prisma en un ángulo de 90° entre sí, se obtiene un pentaprisma en forma de techo [5]. A diferencia de un pentaprisma simple, uno con forma de techo da una imagen especular, invertida en una dirección perpendicular a la sección principal del prisma [3] . De acuerdo con la clasificación industrial, el pentaprisma habitual tiene la designación BP-90°, y la forma de techo - BkP-90° [6] .
El objetivo principal de un pentaprisma es aumentar la longitud óptica manteniendo un diseño compacto. El factor de elongación del pentaprisma es 3,414 [4] [7] . Una de las primeras aplicaciones de un pentaprisma se encontró en binoculares y monoculares prismáticos, reduciendo significativamente sus dimensiones en comparación con un catalejo [8] . Otra propiedad del pentaprisma, siempre desviando la luz estrictamente perpendicular, lo hace indispensable en geodesia y construcción . Dos pentaprismas, ubicados de modo que dos caras de trabajo estén en el mismo plano y las otras dos estén dirigidas en direcciones opuestas, se utilizan en el dispositivo geodésico Ecker [9] . Con este dispositivo, puede colocar líneas perpendiculares en el suelo.
El pentaprisma en forma de techo, inventado a mediados del siglo XIX por el francés Charles Goulier ( fr. Charles Goulier ), ganó la mayor fama debido a su uso generalizado como sistema de giro del visor de las cámaras SLR [10] . Sin un pentaprisma, dicho visor produce una imagen de espejo invertido vista desde arriba en una pantalla de enfoque horizontal . Este método de observación es inconveniente y conduce al predominio de imágenes desde un ángulo más bajo , lo que es inaceptable en la fotografía de retratos. Cuando se usa un pentaprisma en forma de techo montado sobre la pantalla de enfoque y una lente colectiva, se ve una imagen directa en el ocular con un eje óptico horizontal y la cámara está a la altura de los ojos. Al mismo tiempo, debido a los múltiples reflejos en el cristal, la longitud óptica entre la pantalla de enfoque y el ocular es suficiente para la ampliación de imagen deseada manteniendo un diseño compacto.
Por primera vez, se implementó un visor de pentaprisma casi simultáneamente en las cámaras Rectaflex, Contax S y Alpa Prisma Reflex inmediatamente después de la guerra [11] [12] [13] [14] . El perfil del pentaprisma en forma de techo, que sobresale por encima del escudo superior de las cámaras SLR, les da un aspecto distintivo. Algunas cámaras reemplazan el sistema de inversión del visor réflex, lo que le permite usar otros accesorios ópticos o ver la imagen directamente en el vidrio esmerilado. Por lo tanto, el conjunto removible completo, que contiene, además del prisma, un ocular de aumento, partes del exposímetro y otros accesorios, se denomina comúnmente “pentaprisma”. La imagen de un pentaprisma con una flecha que indica el curso de la luz en él fue utilizada como marca registrada por la asociación GOMZ , más tarde rebautizada como LOMO [15] .
El pentaprisma se puede colocar con sus caras en forma de techo tanto hacia arriba como hacia adelante, mientras que el efecto de su uso no cambia. La mayoría de las DSLR tienen el doble borde hacia arriba, pero a veces se usa una configuración diferente. Este último es típico de los llamados visores "deportivos" (por ejemplo, Nikon DA-1) con una cara de salida rectangular sin ocular [16] .
En algunas cámaras, en lugar del pentaprisma habitual, se utilizó un semipentaprisma con techo BkU -60° [17] . En este caso, la luz reflejada por las caras superiores en forma de techo se refleja de nuevo por la inferior, saliendo por la cara posterior formando un ángulo de 60° con respecto a la dirección original. El prisma se usó en los visores de las cámaras soviéticas Salyut y Kiev-88 TTL, así como en algunas cámaras extranjeras, lo que brinda ganancias de altura y peso con un marco grande de formato medio . El ocular de tales visores está ubicado en ángulo, y el aumento reducido se compensa con el gran tamaño del marco. Se conocen casos de uso del prisma en forma de techo de Amici en cámaras SLR de pequeño formato, por ejemplo, la Focaflex francesa [18] .
El principio de funcionamiento del pentaprisma.
Sección longitudinal de una cámara con pentaprisma
Conjunto de pentaprisma extraíble Nikon F5
Visor Porrofinder con prisma Porro
Pentax 645 Z con prisma trapezoidal
La primera cámara réflex de lente única del mundo Duflex con una imagen directa en el visor utilizó un prisma de Porro como sistema de giro , patentado en esta capacidad por Jeno Dulovic allá por 1943 [19] . Sin embargo, el pentaprisma demostró ser más efectivo, y el prisma de Porro rara vez se usa, por ejemplo, en el semiformato Olympus Pen F [20] . Con mucha menos frecuencia, dicho prisma se encuentra en equipos con un marco grande, por ejemplo, en visores de la familia Porrofinder para el formato medio Mamiya C330. En equipos de gran encuadre se pueden utilizar otro tipo de prismas, por ejemplo un prisma trapezoidal, como en las cámaras Pentax 645 [21] . Debido a la triple reflexión interna, la imagen en la cara de salida de dicho prisma se invierte y se vuelve recta cuando se ve a través de un ocular hecho de acuerdo con el esquema del telescopio Kepler [22] . La principal ventaja de este diseño de visor es el menor volumen de vidrio y el peso del prisma trapezoidal en comparación con el pentaprisma requerido para dicho marco.
En los sistemas ópticos que no requieren reducción de tamaño con un mayor camino óptico, por ejemplo, en cámaras de cine con obturador de espejo , se utilizan otros tipos de prismas para rotar el eje del flujo de luz. En los equipos de filmación profesional, se utilizan bisagras ópticas que le permiten girar la lupa de la mira a través de la cámara en diferentes posiciones. Por lo tanto, el diseño de dichos sistemas de envoltura es mucho más complicado. En las cámaras de aficionados baratas, un pentaprisma sólido se reemplaza por un pentaespejo más ligero , pegado a partir de espejos planos [23] . Sin embargo, debido a la pérdida de luz en los espejos, que está ausente en los prismas reflectantes, la transmisión de luz de un visor con pentaespejo es menor que la de uno con pentaprisma [24] .