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(xué)反射棱鏡的一種,五棱鏡是有五個(gè)反射面的光學(xué)棱鏡,可以將入射的光線偏轉(zhuǎn)90°。進(jìn)
入的光線在棱鏡里面反射兩次,使方向改變90°,不但不會(huì)倒置,也不會(huì)改變影像的偏手性,普通的直角棱鏡則會(huì)倒置影像與改變偏手性。
五角棱鏡在校準(zhǔn)系統(tǒng)中是極其有用的,因?yàn)樗麄兛梢苑浅>_地規(guī)范直角,并且分別地規(guī)范入射角度。射線從一面射入,在棱鏡內(nèi)部經(jīng)歷兩次270度的反射后會(huì)在毗鄰的另一面射出。

棱鏡小的

目前五棱鏡的使用范圍很廣泛,在單反相機(jī)中五棱鏡(屋頂型五棱鏡)是一種常見的使用光學(xué)元件,而在建筑施工測(cè)量中會(huì)使用到雙五棱鏡
(兩個(gè)五棱鏡頂對(duì)頂結(jié)合在一起)和一個(gè)鉛垂線用來標(biāo)出正確的角度。

五棱鏡的歷史

1948年,有一個(gè)廠商在相機(jī)頂上畫了一個(gè)圈,東德蔡司(也叫耶納蔡司,是2戰(zhàn)之后美蘇分裂德國的產(chǎn)物)生產(chǎn)了史上第一臺(tái)五棱鏡平視取景單反相機(jī)Contax S,

它最終確立了135單反相機(jī)的典型結(jié)構(gòu),一個(gè)鏡頭,有一個(gè)反光鏡,然后有一塊五棱鏡將光路回轉(zhuǎn)了一下,一方面將俯視光路變成平視,另一方面將取景的像左右正過來

(俯視取景的時(shí)候像是左右相反的),目前最先進(jìn)的數(shù)碼單反相機(jī),從取景的基本結(jié)構(gòu)上來講,與它1948年的先祖完全沒有區(qū)別的。

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五棱鏡的結(jié)構(gòu)

  五棱鏡內(nèi)的反射并非由完全內(nèi)反射造成,由于光束是以少于臨界角進(jìn)入,兩個(gè)反射面是鍍上反射物料以造成鏡面的反射效果,
而兩個(gè)傳遞面則鍍上防反光涂層以減低反射。五棱鏡第5面則在光學(xué)上不會(huì)被使用,現(xiàn)代相機(jī)上使用的五棱鏡則常常會(huì),
在反射面上以真空鍍膜技術(shù)鍍上一層銀膜并且在外面覆蓋黑色的保護(hù)涂層以加強(qiáng)反射效果。
  
理論上講,五棱鏡的反射視野率是100%的,不過限于成本和機(jī)內(nèi)空間還有產(chǎn)品的市場(chǎng)定位等等原因,
大多數(shù)單反相機(jī)的視野率并不會(huì)做到100%(取景器視野率也是區(qū)分專業(yè)和準(zhǔn)專業(yè)機(jī)身的一個(gè)標(biāo)桿),近年來在廠商喪心病狂的削減成本的做法下,
還出現(xiàn)了以五面鏡代替五棱鏡組成光路的單反相機(jī),這種相機(jī)的取景器常常會(huì)顯得比較暗淡,不如五棱鏡那么明亮。

五棱鏡的原理

  五棱鏡的原理是在棱鏡內(nèi)部的反射不是全反射造成的,

因?yàn)槿肷涔饩€在反射時(shí)的角度小于臨界角,也就是全反射的最小角度,

所以兩個(gè)反射面都要鍍成反射鏡面;入射與出攝的面則要鍍上防反射膜以減少反射。

第五個(gè)面雖然沒有用到,但與兩個(gè)反射面的夾角都是鈍角(大于直角的內(nèi)角)。

  五棱鏡的變型是屋頂型五棱鏡,通常使用在單反相機(jī)內(nèi)。在這種情況下,因?yàn)橥哥R聚焦后投映在機(jī)身上的影像會(huì)旋轉(zhuǎn)180°,
所以在焦點(diǎn)后由平面鏡反射至五棱鏡的光束還需要改變影像方向的左右關(guān)系,經(jīng)由替換其中一個(gè)反射面成為屋頂型的反射面可以完成這項(xiàng)改變。
替換的屋頂型棱鏡的二個(gè)表面互相垂直成90°交會(huì),會(huì)改變影像的偏手性。

 

五面鏡和五棱鏡的區(qū)別

  五面鏡用的是鏡面反射,五棱鏡用的是全反射。鏡面反射用的是鍍銀的面,肯定有光損失。而全反射完全沒有光損失。
所以五棱鏡一定比五面鏡亮,一般五面鏡只能做到五棱鏡的80%亮度。這基本上是五棱鏡唯一的優(yōu)勢(shì)了。
  光在同一種介質(zhì)中傳播時(shí),是以直線方式進(jìn)行傳播的。只有從一種介質(zhì)達(dá)到另一種介質(zhì)表面時(shí),才會(huì)出現(xiàn)透射,反射及折射現(xiàn)象。
當(dāng)光線投射到五面鏡取景器的某一面鏡表面時(shí),事實(shí)上是先從空氣介質(zhì)進(jìn)入玻璃介質(zhì),然后再從鍍銀反射面返回到玻璃介質(zhì),最后通過玻璃介質(zhì)再從新透射回空氣介質(zhì)當(dāng)中的。

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  這個(gè)過程在五面鏡取景器取景時(shí),需要循環(huán)五次才能完成影像光路回轉(zhuǎn)。即使是制作面鏡的玻璃透射率再高,也難免光線通過玻璃時(shí)被吸收掉一部分。
所以經(jīng)過多次吸收,取景器的取景亮度必然會(huì)減弱。而五棱鏡取景器的反射光路雖然與之相同,但由于始終是在同一介質(zhì)中傳播,所以取景亮度相對(duì)就要高許多
  用五面鏡作為單反機(jī)取景器的優(yōu)點(diǎn)是,有利于減輕相機(jī)重量,而且成本與五棱鏡相比相對(duì)較低,所以一些普及型單反相機(jī)時(shí)有采用。這種取景器的缺點(diǎn)是,
取景亮度較低,而且穩(wěn)定性相對(duì)較差,應(yīng)盡量避免劇烈震動(dòng)。正是由于上述原因,所以大多數(shù)中檔以上的單反相機(jī),都仍然采取實(shí)心五棱鏡的取景方式。
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