Слюсарев Г.Г. - Расчет оптических систем (1975) (1060808), страница 75
Текст из файла (страница 75)
наиболш однородного, сечения (с мнннмальиымн отклоиенними от средней освещенности) при строгом соблюдении равномерности освыцеиности представляет собой весьма сложную задачу. Для этого надо в точности аая знать структуру светового полн, рассчитать во многих точках сечения р„ по формуле Е =- ) В он (тб(з, где (, — угол луча «ркосги В с нормалью к элементу Ж, для которого вычисляется освещенность Е и затем повторить эги расчеты для достаточно болынаго числа сечений р,, р„ ... р .
Йа практике приходится нлтн на рнд упрощений. Реальный источник можно заменить фиктивным более простой формы, сохранна те его особюнности, которые могут имегь значение для решения поставленной задачи (резине скачки ярнасти); то же следует проделать с кривой силы света, и здесь следует учесть скачки послелней, так как они могут оказаться причнной появления областей зна. чнтельиой неравномерности. г Э Указанные приемы впал- Ю' ие приемлемы лля малых 1 осветителей, питаемых одним л, епииствениым источником г света, например ксеиановой Рне.
Ч).Я лампой высокого давления с вертикальным расположением электродов. Впрочем, большняство источников, праменяемых для рассматриваемых осветителей, в любом сечеяин созлает освещенности, уменьшающиеся от нещра к краям, поэтому ии в одном из этих сечений равномерной освещенности получить нельзя. Наиболее мгллеяное н плавное падение происходит иа бесконечности; по этой причине наиболее рапионэльной лля получения равномерной освещеииОсти яВляется схема Келера (рис. Ч!.24), согласно которой источник света 8 освещает выхолиой зрачок конденсорв КК„ а нроекпионная линза ААп внутри которой образуется иэображение источника 5, изображает КК, на экран 33,. Освещенность Е экрана падает от центра Ээ к краям Э и Э, по трем причинам: !) снлв света источника 3 падает с увеличением апертурного угла н; 2) оптические путя от точки Я ло края экрана ллиннее, чем пути до пентрз Эы у) наклоны м н м' лучей уненыпают освещенность согласно закону косинусов.
Можно введением нвдвежвщнм образом рассчитанной комы конденсора КК, иомпенснровать укаэанные в пунктах ! — й истерн при уеловйк, что уменьшение силы света 1 исючника про. исходит симметрично по отношению к осн 00' и достаточют медленно н плавно.
Рассмотрим теперь случай (трудна осуществляещзй на практике], когда электроды ксеноновой лампы расположены вдоль оси излучения. Близко к источнику распределение яркосюй, 4ВЭ направленных вдо.ть оси, меняется плавио и, если исключчть ближайшую окрестность осевой точки, уменьшается от центра к краям; сила света, наоборот, увеличивается ат центра к краям. Поэтому есть основание предположггть, что в иекоюром сечеиии, расположеипом недалеко от источника, освещенность иа некотором протяжеки» остается постоянна». Зго сечение и следует проектировать иа экран, чтобы добиться равномерной освепгеимости, учптывая при этом закан косинусов и другие возможные причины нарушения равиоперпастп. Было бы желательно разработать такую коиструкцию ксеко.
иовых или других ламп, которая могла бы обеспечить хорошую равпомерпость без потери мошиоши, т. е. без искдючеиии края апертуры излучаемого истогпика пучка. ййагайм, сэйэрмдийа йэдьма эймгэ йпгвчйшв Наличие иескальквх источников, адипакозых или различ. иых, вместо одиог иамиого усложия т вадику получения равиомериого освещения из-за большпх скачков яркоста при переходе Лг Р , чг.эз от свцгящихся участков к темным. Это создает чрезвычайке иеодпорадпое световое воле, которое лишь пв весьма больших расстояпиях от источников приближается к раваомериому. Существуют по «райией мере две категории осветительных систем, содержащих иесколько исто гпиковг в первой — -оптическая система является общей дл» всех испнкиков; во второй — каждому исючпкку соответствует своя оптическая система.
Лгожш быть и промежуточная категория, когда имеются дветри оптические системы, каждая пз когорык преобразует пучки, аздучаемые пескалькимп исгочвкками. Одггако третья категория ие требует особого иэучеиия: ава является простой комбииацкей первых двух. Осветптельиые системы, состоящие из нескольких источников п общей оитпческой системы. Простейшая схема этой группы представлена па рис. Ч!.25. В фекальной плоскости липам Е (или зеркала М) размевгеио пескалыго источников Бо йм 5„... Линза Л образует их изсбражеппя иа бескоиечиоши: эти изобрв- гвч л ження обладают угловым диаметром —, где б — диаметр ишоч(' нина; ! — фокусное расстояние линзы; онн освещают экран ЭЭо находящийся иа расстоянии а ог линзы. В первом приближении, если источннки Е,,..., Е расположены близко стоги и экран ЭЭ, стоит не очень далеко от линзы Е, асцещениость Е всех точек экрана, за исключением крайних, одинакова, так как она равна сумме освенгениостей Еь Еы..., вызываемых источниками З„бю..., и экран осеешеа равномерао.
Однако так происходит только я первом приближении. Тра пречииы нарушают равномерность. Рчс. Ш.гз !. Изменение силы света источников с апертурным углом ю. 2. Кома линзы !., которая, как доказано на стр. 460, намекает угловые размеры наображеннй источников 5 по.разному в зависимости от рвссюання точки А илн Э до центра экрана С. 3. Источники света вследствие размеров ламп должны быть расставлены друг от друга; они отстоят от асн на некотором, иногда панельно значительном, расстоянии; зто вызывает появление комы в пучках, отраженных ог рефлектора, и равномерность, которая могла быть осуществлена пр» осежгм положении источника, нарушается. Эш нарушение может оказаться очень ощутимым пря больших габаритах светильников.
Она может быть исправлено симметрнчиЫм относительно осн расположением источниноз при условии, что последние обладают одннзновыми световыми характерисгикани, так как в этом случае происходит взанмнан компенсация отступлений от равномерности освещения. При этом число нсточнинов ие должно превыпшть нескольких единпцг прн больших отступлениях компенсация может оказаться недостаточной. Осветительные системы, состоящие из большого числа источников и общей оптичесной системы.
В этой группе источники располагаются на дите; нзлучаемые от иих световые потоки отражаются от параболических отражателей (это позволяет использовать до 40% взлучаемой энергии; с помощью коитротршквтедей можно ыце увеличить коэффициент использования) и направляются на ивар цевую линзу (., (рис. Н! 26), на когорой образуются кчображення всех источников. Эта лииза находится в передней Зз г.г.с э 466 фокальиой плоскости оптической линзы Ь», юображающей в бесконечности картину, образованную иа лийзе (.е Линзы Аг п Еэ совместно изображают щит Щ на плоскость РР„ заходящуюся на некотором недолжном расстоянии ст экрана ЭЭ,. Рессмотриы бои~в под)юбке пучок, выходящий яэ сп«гены (.,Ее. На бесконечности нвходатся изображение некоторого усредйюгного.
источника света (например, дуги исеноновой лампы) — результат сложения изображений всех ламп параболическими рефлекторамн светильников С„ Се, ..., Се В плоскости РР, образуются изображения освещенных лампамн рефлекторов (точнее, какой.то плоскости, перпендикунярной оси, например передней стенки щита). Вти иасбражения в предположении идеальной снсюмы Агйе имеют сложную структуру, сбуславливаемую в основном четырьыя прнчинамп: 1) поверхность каждого рефлектора отражает свет нераацомерно па всей площади, тан как сила свете источника сильно зависитот направЛения юлученнп; например, ксеноновые лампы при вертнкал н м положемки трубки не освещают ии верхней, ни нижней части зеркал; 2) свет, отраженный рефлекторанн, лгестзмн заслоняется деталямя нх конструкции; 3) промежутки, отделяющие друг ат друге светильники, света не излучжот; 4) аберрапни оптичесиой системы Дейз размазывают картину. Однако следует отметить обсюптельство, которое дает вазможность, жертвуя небольшой частью световой энергии, добиться хорошей равномерности освещенности плоскости РР, н стоящих эа ней, в частности плоскости экрана ЭЭ,.
Если все светильники одинаковы по форме н с~опт на равных расстояниях друг от друга как в вертикальном, так н в горизонтальном направлении, то распределение световой энергии в плоскости РР, носит двояхопериодический характер (в обоих указанных направлениях); прн этом должно соблюдаться условие, чтобы прн переходе от олного светильника к следующему аберрации системы С,бэ оставались постоянными, что всегда происходит, когда чмсло 'светильников велика. Кроме того, необходима, чтобы потони, излучаемые всеми светильниками, были равны. Укцчаищю свойство сохраняется и на плоскости экрана ЭЭ„ на котором вследствие размазывания картины распределения осве.
щеиясстн нз-за дефокусировкн скачки освещенности ставрзятся меньше, чем в плоскости РРВ таким образом, возможность уравнять фвспределенне на экране тем же способом, что для плоскости РР, (введением рассеивателя), сстаетси н рыпение задачи облегчается благодари умеиыпенюо колебаний освыцеияости. Следует подчеркнуть, что строение сложного пучка, излучаемого всеми светильниками, таково, что теоретически невозможно ни в одном сечении этого пучка побиться равномерной освецгенности: в одном конце (плоскость РР,) распределение освещенна- эи стей скачкообразиое1 на другом конце, в бесконечности, получается изображение самого источника, мапрпмер дузе ксеионовой лампы, несколько смазанное аберрзпиямп пераболнческнх зеркал, обладающее плзвно изменяющимся распределением световой энергии без резких скачков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
