Перв. примен.
Справ. №
Подпись и дата
Инв. № дубл.
Взам. инв. №
Подпись и дата
Инв. № подл.

Содержание:

1.Анализ проекционных систем

1.1 Виды проекционных систем;

1.2 Осветительные системы; 1.3 Проекционные объективы; 1.4 Освещенность экрана;

2. Габаритный расчет проекционных систем;

2.1. Технические требования;

2.2. Расчет объектива;

2.3. Расчет конденсора;

2.4. Расчет освещенности экрана.

Виды проекционных систем

Оптические системы, предназначены для получения изображения предмета на экране, называют проекционными.

Проекционные системы разделяют на два вида: эпископические и диаскопические. Если предмет не прозрачен и освещается с лицевой стороны, а проектирование его происходит отраженными от предмета лучами, то проекция такого вида называется эпископической, или проекцией в отраженном свете. Если предмет прозрачен и освещается сквозь него лучами, то проекция такого вида называется диаскопической, или проекцией в проходящем свете.

Наиболее распространенной группой проекционных приборов являются диаскопические приборы, к которым относятся кинопроекционные аппараты, фотоувеличители, проекционные устройства для контроля деталей( например, часовой проектор), проекционные устройства для измерительных целей и др. Эпископические приборы применяют для проецирования на экран в увеличенном виде непрозрачных картин, рисунков, текстов книги и т.п. при чтений лекций большим группам слушателей.

Имеются проекционные приборы, в которых используются оба принципа проекции – такие приборы называют эпидиаскопами.

Оптическая система любого проекционного прибора состоит из источника света, осветительной системы и проекционного объектива.

Оптическими характеристиками проекционных систем являются размер проецируемого предмета ( например, диапозитива), размер экрана или масштаб изображения, расстояние от проекционного объектива до экрана, освещенность изображения.

На рисунках 1, 2 показаны принципиальные оптические схемы диаскопической и эпископической проекций.

Осветительные системы

Назначение осветительной системы - собрать возможно большую часть светового потока источника света и направить его на экран. В соответствии с размерами и формой тела накала, а также размерами проецируемого предмета выбирают одну и двух принципиальных оптических схем осветительной системы

1.Осветительная система образует изображение тела накала источника света в плоскости входного зрачка D проекционного объектива или вблизи него ( рис. 3.)

2.Осветительная система образует изображение тела накала источника света в плоскости проецируемого предмета (кадрового окна) или вблизи него. Рис.4.

Первую схему осветительной системы применяют в том случае, если яркость тела накала не равномерна по его площади, а также если размеры светящегося тела малы.

Если источник света имеет равномерную и тело излучая сплошное, то применяют вторую схему осветительной системы, поскольку структура тела накала изображается в плоскости предмета.

При освещении предмета по второй схеме он сильно нагревается, поэтому эту схему освещения предмета нельзя применять для проецирования неподвижных диапозитивов. Вторую схему применяют часто в кинопроекционных: аппаратах, где кадры чередуются с большой скоростью и отдельный кадр не успевает нагреться до опасного предела.

Существующие осветительные системы по их конструкции можно разделить на три типа:

системы линзовые;

системы зеркальные;

системы зеркально – линзовые;

Оптическими характеристиками являются фокусное расстояние f'', линейное увеличение β, угол охвата в пространстве предметов 2σ_А. Углом охвата осветительной системы называют двойной апертурный угол в пространстве предметов. Чем больше угол охвата, тем большая часть светового потока источника света используется осветительной системой.

Линзовые осветительные системы (конденсоры). Конструкция конденсора определяется его линейным увеличением и углом охвата. Чем больше угол 2σ_{А ,} тем сложнее конструкция конденсора. Угол охвата и линейное увеличение для каждой конструкции конденсора имеют свои придельные значения.

Обычно конденсоры содержат только положительные линзы, поэтому они имеют хроматическую аберрацию.

Простейший сферический однолинзовый конденсор (рис.5а)представляет собой двояковыпуклую линзу он имеет угол охвата 2σ_А=20 - 25^° и наиболее рациональное увеличение, равное минус единице (-1^X); при таком увеличении радиусы кривизны линзы одинаковы.

Переход к двухлинзовому конденсору позволяет увеличить угол охвата до 50°. Наиболее распространен конденсор из двух одинаковых плоско – выпуклых линз, повернутых одна к другой выпуклыми поверхностями (рис.5б). такой конденсор применяют при линейных увеличениях от -1 до -3^X. Для обеспечения больших линейных увеличений от -10 до -15^X используют двухлинзовый конденсор, у которого первая линза апланатическая (меннск), а вторая - двояковыпуклая (рис. 5в).

Трехлинзовый конденсор имеет угол охвата 60-70^°. Его первая линза – положительный апаланический меннск; в качестве двух других выбирают либо одинаковые плоско – выпуклые, либо две двояковыпуклые (рис. 5г) линзы. Линейное увеличение таких конденсоров лежит в приделах от -1,5 до -6^X.

Четырехлинзовый конденсор имеет угол охвата не менее 80-90^° (рис.5д); он состоит из двух апланатических и двух плоско-выпуклых линз; ленейное увеличение не менее -6^X.

Иногда с целью более полного использования светового потока в диоптрических системах устанавливают рефлектор 1 (сферическое зеркало) (рис.6), в центре кривизны которого помещаются тело накала. Угол охвата такого рефлектора равен углу охвата конденсора. Зеркало устанавливают с небольшим наклоном, благодаря чему изображению нитей накала, даваемое рефлектором, образуются рядом с самими нитями (рис.7). Применение рефлектора увеличивает габаритную яркость на 20-25%.

Дальнейшее увеличение угла охвата конденсора достигается за счет применения линз с асферическими поверхностями, что дает увеличить угол до 110° и более.

На рис. 8 приведена схема конденсора, состоящего из двух плоско-выпуклых линз с асферическими поверхностями. Увеличение этого конденсора равно -1^X и угол охвата достигает 125°.

Зеркальные осветительные системы. Простейшей системой является вогнутое сферическое зеркало, имеющее угол охвата 110° и линейное увеличение порядка -5^X. Зеркало с таким углом охвата имеет большую сферическую аберрацию, вследствие чего потери светового потока в такой системе велики.

Чаще всего используется эллипсоидное зеркало (рис.8). источник света располагается в одном фокусе такого отражателя, а изображение источника получается во втором фокусе, которое совмещается со входным зрачком объектива или с плоскостью кадрового окна. У эллипсоидных отражателях наиболее полно используется световой поток и угол охвата достигает 140°.

Зеркальные осветительные системы применяют в эпископических установках. В качестве примера такого использования приведена схема, в которой в фокусе параболического зеркала располагается кратер дуги (рис.9). после параболического зеркала лучи выходят параллельным пучком и, отражаясь от наклонного зеркала, достаточно равномерно освещают проецируемую непрозрачную картину.

Зеркально – линзовые осветительные системы. В качестве рпимера зеркально – линзовой системе на рис. 10 приведена система, состоящая из параболического или сферического зеркала и линзы с асферической поверхностью. В фокусе зеркала расположен источник света; на линзу падает отраженный от зеркала параллельный пучок лучей. Угол охвата такой системы равен 135°, линейное увеличение лежит в приделах от -5 до -8^X