Проекційні системи

Оптичні інструменти, такі як лупа, мікроскоп, телескоп призначені для озброєння ока, вони дають уявне зображення, котре може спостерігати лише одна людина. Інший тип приладів дає дійсне зображення, яке проектується на екран і може розглядатися цілою аудиторією. Ці інструменти називаються проекційними і набули особливого поширення в теперішній час.

Призначення проекційної системи – давати збільшене дійсне зображення предмета, що світиться або освітлюється. Для цього його розміщують біля головної фокальної площини рухомого проекційного об’єктива.

При значному збільшенні дуже важливим завданням є правильне використання світлового потоку, що йде від об’єкту, бо він має розподілитися по великій поверхні збільшеного зображення. Так як розміри об’єкта значні, необхідний пристрій, що направить усе світло, що йде від об’єкта в порівняно невеликий проекційний об’єктив. Цього досягають за допомогою короткофокусного конденсора. Конденсор – це пристрій, головне призначення якого направити якомога більше світлового потоку, що пройшов через предмет, в об'єктив оптичної системи.

 

1. Основні характеристики проекційних систем.

Оптичними характеристиками проекційних систем є розмір предмета, що проектується, розмір екрана або масштаб зображення, відстань від проекційного об’єктива до екрана, освітленість зображення.

Оптична система будь-якого проекційного приладу складається з джерела світла, освітлювальної системи та проекційного об’єктива.

Проекційний об’єктив створює зображення предмета на екрані. Якість проекції значно залежить від характеристик об’єктива, який повинен забезпечувати:

• відповідність розподілу освітленості в зображенні на екрані розподілу яскравості на носії зображення (діапозитиві), тобто проекційний об’єктив повинен бути вільний від він’єтування;

• чітке зображення на екрані, а також правильне передавання контрасту, тобто, в проекційному об’єктиві повинні бути виправлені всі аберації;

• геометричну подобу зображення до предмета, що проектується.

Проекційні об’єктиви характеризуються фокусною відстанню, відносним отвором, кутовим полем та роздільною здатністю.

Фокусна відстань визначається за формулою:  , де s` - відстань від об’єктива до екрана;  _об - лінійне збільшення об’єктива, яке дорівнює:  , де а - ширина кадру, а' - ширина екрана.

Відносний отвір вибирають у відповідності до заданої освітленості екрана та яскравості джерела світла:  , де   - коефіцієнт пропускання оптичної системи, Е' - освітленість зображення, L - яскравість джерела світла. Як правило, відносний отвір проекційних об’єктивів знаходиться в межах 1:1,2 – 1:2.

Проекційні об’єктиви мають велику світлосилу, а за конструкцією подібні до фотографічних. Оскільки відстань від екрана до проекційного об’єктива значно більше його фокусної відстані, то цей об’єктив повинен бути скорегований для нескінченно віддаленого предмета.

Кутове поле проекційного об’єктива визначається найбільшим розміром предмета, що проектується, та фокусною відстанню.

Роздільна здатність проекційного об’єктива оцінюється візуально та вимірюється кількістю розділений ліній на міліметр зображення тест-об’єкта (міри) та визначається за формулою:  , де l_min - мінімальна відстань від екрана до найближчого глядача,   - кутова межа розділення ока.

Проекційні об’єктиви за застосуванням можна поділити на такі групи:

• кінопроекційні об’єктиви;

• об’єктиви для діаскопічної проекції;

• об’єктиви для епіскопічної проекції.

2. Епіскопічна та діаскопічна проекційні системи.

Проекційні системи поділяються на два види: епіскопічні та діаскопічні.

Якщо предмет непрозорий та освітлюється з лицьового боку, то його проектування відбувається відбитими від предмета променями і проекція такого вигляду називається епіскопічною або проекцією у відбитому світлі.

Якщо предмет прозорий та освітлюється променями, які проходять крізь нього, то проекція такого вигляду називається діаскопічною, або проекцією у світлі, що проходить.

Конденсор С проектує джерело світла на об’єктив О, об’єктив О проектує діапозитив D на екран 

3. Сучасні проекційні системи

Графопроектор (кодопроектор) призначений для демонстрації стандартних транспорантів (250х250мм) або малюнків, та інших зображень на прозорому матеріалі.

Сучасні графопроектори називають оверхед-проекторами. Деякі види оверхед-проекторів можуть проектувати комп’ютерне та відеозображення. Для цього вони оснащуються спеціальними пристроями – рідинно-кристалічними проекційними панелями. 

Основними способами формування зображення в сучасних проекційних системах є:

1. LCD-технологія. Використовуються рідкокристалічні проектори, які продукують зображення зі стабільною геометрією та потребують лише налаштування контрастності та яскравості картинки. У LCD-проекторах світло спочатку розділяється на три компоненти – червону, зелену та синю, пропускається крізь рідкокристалічні панелі, об’єднується та проектується на екран у вигляді готового зображення;

2. DLP-технологія. Проекційні системи такого типу використовують DLP-проектори зі спеціальною платою з великою кількістю мікроскопічних дзеркал. Модулювання зображення здійснюється за рахунок швидкої зміни положення кожного дзеркальця, яке відбиває світло або на лінзу, або в поглинач світла. Загальна кількість дзеркалець визначає розділення даного проектора, з розрахунку одне дзеркальце – один піксель.

Таким чином, основним обладнанням, необхідним для встановлення проекційної системи є проектор та екран. Існує кілька видів проекційних модулів – починаючи від мобільних моніторів з діагоналлю 84 дюйма до багатоекранних проекційних систем, призначених для великих аудиторій.