ПРОЕКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Оптические приборы, дающие изображения на экране, называются проекционными. К числу таких приборов относятся: кинопроекционный аппарат, эпидиаскоп, большой проектор и др.

В зависимости от характера проектируемого предмета все про-екционные системы разделяются на два вида: эпископические и диаскопические. Если предмет непрозрачен, то изображение образуется лучами света, отраженными от предмета. Такой вид проекции называется эпископической, или проекцией в отраженных лучах света. Если предмет прозрачен, то изображение образуется лучами света, проходящими сквозь предмет. Такой вид проекции называется диаскопической, или проекцией в проходящих лучах света.

Оптическая схема любой проекционной системы состоит из двух частей: осветительной и оптической. Осветительная часть включает в себя источники света, конденсоры и зеркала, назначение которых заключается в наилучшем освещении того или иного предмета. Его характеристики должны соответствовать характеристикам оптической части прибора. Оптическая часть большей частью представляет собой проекционный объектив. В сложных проекционных приборах, требующих изменения направления пучков лучей, применяются, кроме того, призмы и зеркала, а в особых случаях и дополнительные объективы.

Схема эпископа показана на рис. 111. Прибор имеет вид шара с плоским основанием, к которому снизу прижимают проектируемый предмет (чертеж, текст, картинку), и круглым вырезом в верх ней части, в который ввинчивают объектив. Над объективом всегда укрепляют алюминированное плоское зеркало для получения на экране правильного (читаемого) прямого изображения.

Эпископ

К числу приборов диаскопической проекции относятся, например, фотоувеличители, проекторы, применяемые в аэрогеодезии (проектор Дробышева, мультиплекс) и др. Схема таких приборов показана на рис. 112, а. Источник света с помощью конденсора проектируется во входной зрачок объектива (см. 'рис. 107,б). Предмет в виде негатива или диапозитива устанавливается возможно ближе к конденсору.

Кинопроекционные системы (рис. 112,б) также относятся к диаскопическим. Но в этих системах для достижения лучшей освещенности экрана зеркальная или линзовая конденсорные системы большей частью проектируют изображение источника света в области положения самого предмета — кинокадра (см. рис. 107,а). Малый размер кинокадра (16X22 или 18X24 мм) оправдывает такой способ освещения, а его быстрая смена предохраняет от возгорания или порчи. Приборы, сочетающие в себе оба вида проекции — эпископическую и диаскопическую, — называются эпидиаскопами. Такие приборы используются для демонстрации графиков, рисунков и т. п. при проведении лекций и докладов.

Основными оптическими характеристиками проекционных систем являются: 1) масштаб проекции (линейное увеличение); 2) освещенность изображения и 3) размер экрана (величина проектируемого предмета). Они характеризуются: 1) проекционным расстоянием, 2) фокусным расстоянием проекционного объектива и 3) относительным отверстием проекционного объектива.

Размеры проектируемых предметов бывают весьма различными— от десятых долей миллиметра (микропроекция) до 30X30 см (большой и малый фототрансформаторы). Также различны и экраны. В приборах встречаются экраны в несколько квадратных сантиметров, а в кино несколько сотен квадратных метров. В приборах обычно встречаются небольшие масштабы проекции, близкие к единице, но в кинопроекции они достигают величин порядка 400: 1 и более.

Проекционным расстоянием называется расстояние от объектива до экрана. Оно определяет длину зрительного зала в кинотеатре.

Проекционное изображение обычно бывает значительных размеров, и оно должно быть достаточно и равномерно освещено. Кроме того, в пределах всей площади изображение должно быть резким. Освещенность изображения определяется яркостью источника света В (в нитах), коэффициентом пропускания света т, линейным увеличением объектива р, диафрагменным числом объектива п.

Проекция в проходящем свете
формулы

Освещенность изображения на экране в случае кинопроекции также определяется формулой (58,2). Освещенность экрана в кинотеатрах составляет 60—120 лк.

Проекционные объективы близки к фотографическим (рис. 113). Они разделяются на три группы:

1. Эпископические объективы с относительными огверсшями 1 :2—1 :3,5 и полем зрения 2w = 45°.

Проекционные объективы

2. Объективы проекторов и увеличителей с относительным «отверстием 1 : 4,5—1 :9 и полем зрения до 2w=122°.

3. Кинопроекционные объективы с относительными отверслпи ми 1 : 1,2—1 :2 и полем зрения до 2w=16°.

Оптические характеристики проекционных объективов приведены в табл. XII приложения.

Пример 26. Определить освещенность экрана при эпипроекции с 10-кратным увеличением. Относительное отверстие объектива 1 :2, коэффициент светопропускания системы 0,6, а коэффициент отражения освещаемого предмета 0,8. Предмет (лист текста) освещается двумя электрическими лампами накаливания по 500 вт, расположенными сбоку на расстоянии 200 мм от центра предмета. Угол между оптической осью объектива и линией, соединяющей источник света с центром предмета, 45°.

Решение. Из условий примера следует: β=-10; n =2; τ=0,6; р = 0,8; i=45°; r=0,2 м.

Решение задачи разделяется на два этапа. Первоначально по формуле (24,9) необходимо найти освещенность предмета, а затем по формуле (58,1) освещенность экрана.

Освещенность предмета не является равномерной по всей площади, но участки, наиболее освещаемые одной лампой, получают наибольшую освещенность от другой, поэтому в практике определяют освещенность в центре предмета и принимают ее за условную освещенность всего предмета.

Из каталога электрических ламп накаливания имеем I=700 св, тогда освещенность предмета

формула

Пример 27. Оптическая система диапроектора состоит из электрической пустотной 40-ваттной лампы, конденсора и проекционного объектива с относительным отверстием 1 : 5, проектирующего предмет на экран с 10-кратным увеличением. Коэффициент пропускания света оптической системы диапроектора составляет 0,6. Найти освещенность экрана.

Решение. Из условий примера следует: τ =0,6; n = 5; β =-10. Из табл. II следует: В=22-105 нит.

Формулу (58,2) напишем так:

формула