Слюсарев Г.Г. - Расчет оптических систем (1975) (1060808), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Поэтому лишь рассеяние в неботьшом угле мажет вривести к жглаеьгому результату. Лля больших площадей освещения линзы ыало применимы (хотя можно их составить из ботьшого числа небольших элементов); предпочтительнее отражательные системы, причем абяза. тельно в виде комбинации двух зеркал; при одном зеркале щит заслоняет отраженный от нею свет. Тлк как при этом центральная часть пучка лучей засловяегсн первым (малым) зеркалом, центр экрана ие освещается. Однако можно составтять схемы, прн которых освещен весь экран; в этом случае неизбежно применение линз, небольших по сравнению с размерами зеркал. Системы такого типа в отличие от рассмотренных выше обла.
тают слглуюнгим«пре муществамн. 1) ббльшая ма~кипеть, позволнюща» использовать любое гнело источников; 2) возможность работать отдельными секцнямн: если подлежащая облучению площадка невелика, можно включить лишь часть светильников, действующих на зту площадку. К недостатнам таких систем отнасятсяг 1) ббльшая сложность оптической системы; 2) меныпая степень равномерности и трудности прн осуществлении последней, поскольку ее могут иарушатьг неодинаковость потоков, излучаемык светильниками, которая приводит к неравенству осзещеиностей на экране; плохое качество изготовления параболичесиих эеркад нлн плохая ценгрировиа источников света относительно нх осн, шо сдвигает максимум освещенности в сторону н нарушает периодичность распределении освещенности.
Тани» образом для хорошей рабзты системы шаго типа требуется ряд мер предосторожности: автоматическая регулировка светового потока светпльинков, контроль юстировки ламп, строгие Лопускн иа качество изготовления. Составные осветительные системы. Под составной осветительной системой мы будем понимать совокупность адинаиовык, рядом расположенных Осветителей, состоящих каждый из источника света н оптической снстемм, причен каждый осветитель осае. дает только свою площадку' нз общем экране. Простейшая система этой группы может быть составлена из элементов, состоящих иэ источника и простой линзыг на небольшом расстоянии ог последней расположен экран; можно также применить схему Келера (см.
рис, Ч1.24). Обе эти схемы позволяют получить на определенном расстоявин от системы высокую степень равномерности. Олиако на стыках полей, образованаых шт кждым отделькым злемеытпм системы, происходит изложеиие свшовых потоков друг па друга, что вызывает резкие скачки освещеииости. С этим явлением можио бороться, управляя поведением пучков иа их границе. Рассмотрим сначала схему иа рис.
У) 'В, состоящую из источника 3 и оптической системы 1., и предположим, что изложенные выше меры для получевия равномерного освещения экраиа 33, осущесгвимм, Внутри каких-то границ АА', которые могут быть определены расчетом, если известим все характеристики излучения источиика 5 н коиструктивиые элементы линзы (оптической системы) С, освещенность энраиа постоянна; ио аа пределы точек А ! л Рзе. Ч!.28 Вас. У! М и А' иачииается медлеиное убываиие се, пака в точках ВВ' оиа ие сбрапшется в пуль. Закон убывания может быть рассчитан ка осиоваиик данных характер~!стихи исючиика. Оправам лика С целесообразно дать форму квадрата ила шестиугольника.
ИзмеЛеиием расстояиия от источника да линзы или от линзы до экрана можно добиться минимального колебаии» освещевиости при переходе от поля одиого элемента а полю другого. В схеме Келера ва экран 33, проектируется оправа коиденсора КК,(см.
рис. Ч1.24), которой также следует придать вид квадрата юи правильного шестиугольника. Но если создать определеииую дсфжусировку в зависимости от характеристик источника, то ыожно довести колебания освещеинастя иа стыке двух соседних изображений до досгаточио малых, пракТически иеэамепгых величин. Поскольку эти вопросы ие певец!екм в литературе и в общем виде ие могут быть решены, приходится каждый встречающейся случай рассматривать отдельно, изучая злняиие каждого параметра иа распределение освещенности па экраиу. Напомиим, что вычисление освещеиности вз какам-нибудь элементе М пространства, иапример иа экране, прОивводится иа осиоваипи фор. мулы Е = ~ В соз ! А(), где ! — угол луча с иормалью к элементу М.
Из точки М описывают оберу епииичиого радиуса (рис У1. 28). Ее поверхность делят на большое число равиавеликих площадок з аз следующим образом. Ршгиус сферы ОМ раздедиют на а равных отрезков, например на 1О; через каждую точиу проводят сече. ние, перпендикулярное оси. Все «лощадки, ограниченные двумя соседними сечениями, одинаковы. Через ось 00, проводят и плоскосгеа, ~фазующкх с меридиональиоа плоскостью ОАО, углы р = Л вЂ .
Через все Вв точек пересечения плоскостей с окружностями проводят лучи, исходящие из элемента М. После прохождения чеРеэ оптическую систему этп лучи пересекают какую-нибудь плоскость, для точек которой известно распределение светового поля; зная координаты точек пересечения луча с этой плоскостью и направление луча, можно определить яркость д и угол г, что позволяет вычислить интеграл Е=) ВсоэЫО.
Отто расчет обычно выполняют в два этапа: сначала определяют примеРно область Й, внутри которой лучи, исходящие из элемента М, попадают на источник; затем область О разделяют указанным выше способом на более мелнис телесные угды. Дополикюльиыьг средством лля уравнивания скачков ьгогут служить некоторые приемы рассеяния. В первой схеме, каждый элемент которой содержит одну линзу, соприкасающиеся части линз (зеркал) могут быть сделаны матнрованными, что должно вызывать определенное рассеяние. По-видимому, расчет таких деформаций представляет серьезные ватрулиення и экспернмеитальиме метолы здесь предпочтительнее.
В салеме Калери можно воздействовать на распределение света у стыков небольшими ,волнообразными деформациями проенционнык лииэ. а. аагмщгващва ыааапывзага азам авва авива ащвчвма эт ши 1неащ паОВ ага 1вчащма щ1нащн Точечные источники, находящиеся в фокусе оптических систем. созддЮт параллельные или слегка расходящиеся вследствие аберраций пучки. При реальных источниках, обладающих отличнымн от нуля размерами, угол расхождения пучкоз Зависит от размеров исючникв п распрелеления в ием ярностей. Поснольку практичесии ие существует источников света с равномерным распределением яркости, трудно осуществить с помощью оптической системы обычного типа (зеркала, комбинации центрированных линз) равномерное распределение силы света в телесном угле коиечиык размеров, чего яногда требукп задачи освеыпельноа техники. Если точечный источник вывести из фокуса, то световой пучок расходится, но в общем случае неравномерно.
Однако при некоторых условиях можно добиться равномерном силы свети после преломления (нли отражевня) пучка от оптичесноа системы, если только зрачок системы работает всей своей площадью (без центрального виньетироваиия). Рассмотрим формулу (И.З5), вырвжающую освещенность Е экрзна 33', накодящегося на расстоянии к' от системы, квк фуеицию от мни (илн жп и')г (У).85 ) 1(и') = 1(н) о' — '" (1+ 46).
(Ч1.44) Ь' гВеличнна 6= —,, -1-6, вследствие того, что к' =ос, равна 8,. Таким обрезом, ((и) у(и)«зт(1+46). 1!зпомнин, что величине 8, = — Е- — 1 по теории аберрз«' змз «нз днй- Э-го порядка равна выражению (!1.124) нз (61: 8, = —,(рйг — аб,г)з!п*к'. ! На, поскольку 6' = О, 6, — — з(п* и', если «' = 1, ип тз рз =- 1. Таи как по формуле ((Е67) нз 161 йп — — рР' — У(Р, прн и' =- 1 получим 6, - —,' ( — „' + (Р) згпзи, (Ч! 45) где Р'.= ~ ( )'йгач — ~Ч сз — '„,",; йг= Е( —,„)ь .. Как было покаянно выше (сгр.
452), для случая зеркальной иоверкиостн 2-го порядка величина т) в общем вяде (л' чь оз) вырзжзется следующим образам: Ч = ж  — Р (1 - «+ («+ 1) е' — 7.(-р- Х х ((1 — а]* — ез (1+ а)з) 1) и'. где ! (и) — сила света в направлении, с осью. От освещенности Е легка пейрейти ленин и', ззнечзя, по !(и') ез з' лучу от снстены до зкранз. тзк кзк г = у(и') получаем составляющем угол н к силе света 1 в направГде г — расстояние по' ~.
Дл» сил свете В рассматриваемом вами случае х' — з' оо, поэтому 1 [-4г1=! + — [1 — а+(а+1)е]и'*. (Ч!.44) Кроме того, — „= ! — — Ып'и' + — Ып'и= ! + — Мп'и'(а' — 1); 2 2 следовательно, [=1(и)п'[1+ 2 (а+ 1)[н(! — п)+(1+а]эеэ[ащэн) [Ч!.47) и условие постоянства снлы света может быть записано в виде о( — !] (У[,42 Оч )'' ) В некоторых группах рефлекюрав и иных осветительных си. стем по конструктивным соображенвям (обычно связанным с габаритами) или нз-за наличии коитрогражателя, центральная [осевая) часть световых пучков затенена; другими словами, вход.
ной (н выходной] зрачок этих систем ие является сплошным, з центральная часть его ве работает. В этом случае указанный выше прием дефокусиравки, т. е. ш[ещения исючника с фокуса системы, неприменим: невозможмо добиться равномерной освещенности на дедском заране или силы свете в заданном телесном угле, если последний отличен от нуля, и прихоюпся прибегать к другим приемам, основанным на разде- ленни системы (обычна зеркала) на болыпое число отдельных рассеивающих элементов, кюкдый аз котрых создаст нужный угол рассеяния около общей оси системы. Эти элементы представляют собой иебэльшие сферические или плоские отражатети; оии располагаютси таким образом, по их центры (пли вершины) маса- тельны к общей параболичесной Поверхности, в фокусе которой помещается точечный источник; таким образом, лучи, отраженные ог центров (вершин) элементов, параллельны осн симметрИи зеркала, а осчаяьпые луча рассеиваются равномерно около втой осн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
