[光學知識]"五角棱鏡"是應用在單反相機中嗎?
四月 20, 2022// 技(jì)術文(wén)摘//
五棱鏡,五角棱鏡的原理
五棱鏡又名五角棱鏡、五角分光棱鏡,五棱鏡是光學反射棱鏡的一種,五棱(léng)鏡是有五個反射麵的光學棱鏡,可以將入射的光線偏轉90°。進
入的光線在棱鏡裏(lǐ)麵反射兩次,使方向改變90°,不但不會倒置,也(yě)不會(huì)改變影(yǐng)像的偏手性,普通的直角棱鏡則會倒(dǎo)置影像與改變偏手性。
五角棱鏡在校準係統中是(shì)極其有用的(de),因為他們可以非常精確地規範直(zhí)角,並且分別(bié)地(dì)規範入射角度。射線從一麵射入,在棱鏡內部經曆兩次270度的(de)反射後會在毗(pí)鄰的另一麵射出。

目前五棱鏡的使用範(fàn)圍很廣泛,在單反相機中五棱鏡(jìng)(屋頂型五棱鏡(jìng))是一(yī)種常見的使用光學元(yuán)件,而在建築施工測量中會使用到雙五(wǔ)棱鏡
(兩個五(wǔ)棱鏡頂對頂結合在一(yī)起)和一(yī)個鉛垂線用來標出正確的角度。
五棱鏡(jìng)的曆史
1948年(nián),有一個廠商在(zài)相機頂上(shàng)畫了一個圈,東德蔡(cài)司(也叫耶納蔡司,是(shì)2戰之後美蘇分裂德國的產物)生產了史上第一台五棱鏡平視取景單反相機Contax S,
它最終(zhōng)確立了135單反相機的典型結構,一個鏡頭,有一(yī)個反光鏡,然(rán)後有(yǒu)一塊(kuài)五棱鏡將光路回轉了一(yī)下,一方麵將俯視光路變成平(píng)視,另一方麵將取景的像左右(yòu)正過來
(俯視取景的時候像是左右相反的),目前最先進(jìn)的數碼(mǎ)單反相機,從取景的基本結構上來講,與它1948年的先祖完全沒有區別的。

五棱鏡的結構
五棱鏡內的反射並非由完全內反射造成,由於光束是(shì)以少於臨界角進入,兩個反射麵是鍍上反射(shè)物料以(yǐ)造成鏡麵的反射效果,
而兩個傳遞麵則鍍上(shàng)防反光塗層以減低反射。五(wǔ)棱鏡第5麵則在光學上不會被(bèi)使用,現代相機上使用的五棱鏡則常(cháng)常會,
在反射麵上以真空鍍(dù)膜技(jì)術鍍上(shàng)一層銀膜並且在外麵覆蓋黑色的保(bǎo)護塗(tú)層以加強反射效果。
理論上講,五棱鏡的反射視野率是100%的,不過限於(yú)成本和機內空(kōng)間還有產品的市場定(dìng)位等等原因,
大多數單(dān)反相機的視野率並不會做到100%(取景器視野(yě)率也(yě)是(shì)區分專業和準專業(yè)機身的一個標杆),近年來在廠商(shāng)喪心病狂的削減成本的做法下,
還出現了以(yǐ)五麵鏡代替五棱鏡組成光路(lù)的(de)單(dān)反相機,這種相機的取景器常常會顯得比較暗淡,不如五棱鏡那麽明亮(liàng)。
五棱(léng)鏡的(de)原理
五棱鏡的(de)原理是在棱鏡內部的反(fǎn)射(shè)不是全反射造成的,
因為入射光線在反射時的角度小於臨界角,也就是全反射的最小角度,
所以兩個反射麵都要鍍成反射鏡麵;入射與出攝的麵則要鍍上防反射膜以減少反射。
第五個麵雖然沒有用到,但(dàn)與兩個反射麵的夾角都是(shì)鈍角(大於直角的內(nèi)角)。
五棱鏡的變型是屋頂型五棱鏡,通常使用在單反相機內。在這種(zhǒng)情況(kuàng)下,因為透鏡聚焦後投映在機身上的影像會旋轉180°,
所以在焦點後由平麵鏡反射至五(wǔ)棱鏡的光束還需(xū)要改變影像方向的左右關係,經(jīng)由替換其中一個反射麵成為屋頂(dǐng)型的反射麵可以完成這項(xiàng)改變。
替換的屋頂型棱鏡的二個表麵互相(xiàng)垂直成90°交會,會改變影(yǐng)像的偏手性。
五麵鏡(jìng)和五(wǔ)棱鏡的區別
五(wǔ)麵鏡用的是鏡麵反射,五棱(léng)鏡用(yòng)的是全反射。鏡麵反射用的是鍍銀的麵,肯定有光損失。而全反射完全沒(méi)有光損失(shī)。
所以五(wǔ)棱鏡一(yī)定比五麵鏡亮,一般五(wǔ)麵鏡隻能做到五棱鏡的80%亮度。這基本上是五棱鏡(jìng)唯一的優勢了。
光(guāng)在同一種介質中傳播時,是以直線方(fāng)式進行傳播(bō)的。隻有從一種介質達到另一種介質表麵時,才會出(chū)現透射,反射及折射現象。
當光線投射(shè)到五麵鏡取景器的某一麵鏡表麵時,事(shì)實上是先(xiān)從空(kōng)氣介(jiè)質進入玻璃介質,然後再(zài)從鍍(dù)銀(yín)反射麵返回到(dào)玻璃介質,最後通過玻璃介質再從新(xīn)透射回空氣(qì)介質當中的。

這(zhè)個過(guò)程(chéng)在五麵鏡取景器取景時(shí),需要循環五次才能完成影像光路回轉(zhuǎn)。即使是製作麵鏡的玻璃透(tòu)射(shè)率再高,也難免光線通過玻璃時被吸(xī)收掉一(yī)部分。
所以經過多(duō)次吸收,取景器的取景亮度必然會減弱。而(ér)五棱鏡取景器的反射光路雖然與之相同,但由於(yú)始終是在同一介質中傳播,所以取(qǔ)景亮(liàng)度相對(duì)就要高許多
用五麵鏡作為單反機取景器的優點(diǎn)是,有利於減輕相機重量,而(ér)且成本與(yǔ)五棱鏡相比相對較低(dī),所以一些普及型單反相機時有采用(yòng)。這種取景器的(de)缺點是(shì),
取景(jǐng)亮度較低,而且穩定性相對較差,應盡量避免劇(jù)烈震動。正是由於上述原(yuán)因,所以大多數中檔以上的單反相機,都仍然采取實心五棱(léng)鏡的取景方式。