4.2.1.2 Конденсоры.

Осветительная оптическая система, создающая действительное изображение источника света на конечном расстоянии от нее, называется конденсором. Конструкция конденсора определяется его основными оптическими характеристиками:

• линейное увеличение β и

• угол охвата 2σА.

Эти характеристики для каждой конструкции конденсора имеют свои предельные значения.

Рисунок 76. Оптические схемы конденсоров

Простейший сферический однолинзовый конденсор (рис.76, а) представляет собой двояковыпуклую линзу. Его угол охвата и наиболее предпочтительное увеличение равно -1. Двухлинзовый конденсор обеспечивает угол охвата до 50°. Наибольшее применение имеет конденсор из двух одинаковых плоско-выпуклых линз (рис. 76,б). Линейное увеличение такого конденсора составляет - (1 - 3)х. Для обеспечения больших линейных увеличений порядка - (10 - 15)х используют Двухлинзовый конденсор, у которого первая линза - апланатический мениск, а вторая - двояковыпуклая (рис. 76, в). Трехлинзовый конденсор (рис. 76, г) имеет угол охвата 60 – 70о, его линейное увеличение составляет - (1,5 - 6)х. Угол охвата у четырехлинзового конденсора (рис. 76, д) свыше 80 - 90°, линейное увеличение не превышает - 6х. Дальнейшее увеличение угла охвата конденсора до 110^о и более достигается за счет применения линз с асферическими поверхностями.

Угол охвата до 180^о и более имеют зеркальные конденсоры. В зеркальных системах отсутствуют хроматические аберрации. Они имеют меньшую массу по сравнению с линзовыми системами при равных относительных отверстиях и больший коэффициент пропускания. Простейший конденсор - вогнутое сферическое зеркало с углом охвата до 110^о и линейным увеличением до - 5х

- применяется редко вследствие большой сферической аберрации, приводящей к значительным потерям светового потока. Чаще всего используется эллипсоидное зеркало. В эллипсоидных конденсорах наиболее полно используется световой поток, а угол охвата достигает 140о

(рис. 76, е). В кинопроекторах применяют сфероэллипсоидные конденсоры, представляющие собой стеклянные детали с преломляющей сферической поверхностью и эллипсоидной отражающей поверхностью (2 σ_A ≤ 140 ^o, β до -8 х).

Растровые осветители. Для освещения удаленных объектов в дальномерах и локаторах используются лазеры с афокальной насадкой. Лучшие результаты в отношении равномерности освещенности могут быть получены в осветительных системах, содержащих линзовые растры. Растровые осветители широко используются в микроэлектронном производстве для установок контактной печати, фотоповторителей, фотонаборных машин и установок неконтактного размножения фотошаблонов.

4.2.1.3 Проекционные системы

Оптические системы, предназначенные для получения изображения предмета на экране, называют проекционными (например, кинопроекционные аппараты, диаскопы и т.п.). Проекционным прибором так же называется оптико-механический прибор, предназначенный для получения на экране увеличенного изображения обычно плоского объекта.

Оптическая система проекционного прибора состоит из двух основных частей: осветительной и проекционной. Первая служит для освещения проектируемого объекта, а вторая – для получения изображения на экране. Обе части прибора работают вместе и должны соответствовать друг другу.

Проекционные приборы в зависимости от характера освещения объекта делятся на три типа:

• диаскопические;

• эпископические;

• эпидиаскопические.

Наиболее распространенной группой приборов являются диаскопические приборы, к которым относятся: фотоувеличители, кинопроекторы, приборы для чтения микрокниг (микрофото), измерительные проекторы для контроля деталей (часовой проектор), фототрансформаторы, мультиплексы, проекционные устройства кинофототеодолитов и др. Если предмет прозрачен (пленка, диапозитив), то изображение образуется лучами света, проходящими сквозь предмет. Такой вид проекции называют диаскопической или проекцией в проходящих лучах света. Диаскопическая проекция (от греческого diá - через, сквозь и skopéō - смотрю) – разновидность оптической проекции, при которой оптические оси осветительной системы и объектива совпадают.

Рисунок 76. Оптическая схема диаскопической проекции

1-источник света; 2-теплофильтр; 3-конденсор; 4- диапозитив; 5- проекционный объектив; 6-экран.

Если предмет непрозрачен (чертеж, лист книги, фотоснимок и т. п.), то изображение образуется лучами света, отраженными от предмета (рис. 77). Этот вид проекции называют эпископической или проекцией в отраженном свете. Изображение получается за счет лучей, отраженных от предмета, что требует более сильных источников освещения и более сложных осветительных устройств.

Рисунок 77. Оптическая схема эпископической проекции

1-источник света; 2-теплофильтр; 3-конденсор; 4- диапозитив; 5-зеркало; 6- проекционный объектив; 7-экран

Эпидиаскоп (от греческого epi – на, dia - через и skopéō - смотрю) (эпидиапроектор), комбинированный проекционный аппарат, позволяющий пoлучать на экране изображение как прозрачных, так и непрозрачных оригиналов. Совмещает и себе эпипроектор и диапроектор.

Основными оптическими характеристиками проекционных систем являются

• размер экрана или масштаб изображения β,

• расстояние р' от проекционного объектива до экрана,

• размер проецируемого предмета (aхb),

• освещенность изображения E’.

Объективы проекционных систем.

Качество изображения, получаемого на экране, в большой мере зависит от свойств проекционного объектива, который должен обеспечивать:

• соответствие распределения освещенности в изображении на экране распределению яркости на диапозитиве

• (следовательно, объектив не должен иметь виньетирования);

• четкое изображение на экране, а также правильную передачу контраста;

• сохранение геометрического подобия изображения проецируемому предмету.

Основными характеристиками проекционных объективов являются фокусное расстояние, относительное отверстие и угловое поле. Характеризуются они также и разрешающей способностью.

Проекционные объективы по области их применения можно разделить на три группы:

• кинопроекционные;

• для диаскопической проекции;

• для эпископической проекции.

Среди проекционных объективов различного назначения наибольшее распространение получили объективы для проекции нормальных и широкоэкранных 35-миллиметровых фильмов, а также кинофильмов других форматов - узкопленочных 16-миллиметровых, любительских 8-миллиметровых и широкоформатных 70-миллиметровых.

В качестве кинопроекционных применяют светосильные и сверх светосильные объективы с относительным отверстием от 1 : 2 до 1 : 1,2. Для проекции на экран прозрачных (диапозитивов) и непрозрачных (рисунков, чертежей) плоских объектов применяют различные объективы как специально для этих целей разработанные, так и выпускаемые серийно для комплектации других приборов. Оптические схемы некоторых проекционных объективов представлены на рисунке 78.

Рисунок 78. Оптические схемы некоторых проекционных объективов.