Проектирование осветительно-проекционной системы кинопроектора

Геометрические размеры лампы приведены в табл. 2.Геометрические размеры лампыХВО700W/HSOFRТаблица 2.Диаметр d, ммДлина L1max, ммДлина L2max, ммОтдаленность a, мм3519016575Расчёт размеров рабочего полякиноэкранаШирина рабочего поля киноэкрана определяется в зависимости от расчётнойдлины зрительного зала и вида демонстрируемого изображения. Высота рабочего поля экрана при проекции 35-мм обычных, кашетированных и широкоэкранных фильмов должно быть одинакова. Ширина рабочего поля Ш в метрах должна составлять:35-мм широкоэкранных ША = 0,5Д;35-мм кашетированных ШК = 0,35,где Д – длина зрительного зала.Таким образом, ширина рабочего поля киноэкрана для демонстрирования широкоэкранного изображения будет ША=0,5·11,3=5,65 м.Линейное увеличение проекционногообъектива (5)где =22 мм - ширина кадровогоокна.256,82ХФокусное расстояние проекционногообъектива44 (6)Принимаем объектив с ближайшим фокусным расстоянием 50 мм типа ОКП-4-50-1. относительное отверстие ε: 1:1,8 коэффициент светопропускания τ = 0,83.Следовательно, для принятого фокусного расстояния объектива 50 мм линейное увеличение:226ХШирина экранногоизображения4972 мм≈5,2 мВысота экранного изображения для широкоэкранного кинофильма (соотношение сторон кадра n =2,35)Площадь, занимаемая изображением анаморфированного кадра на киноэкране (полезная площадькиноэкрана):11,44м2Высота изображения для кинопроекции анаморфированного и кашетированного кадра одинакова В=2,2м, следовательно, линейное увеличение при кинопроекции кашетированного кадрабудет:165,41ХДля кашетированного кадра 13,3 мм (с соотношением сторон 1:1,66) необходимое фокусноерасстояние:68,32 ммПринимаем объектив с ближайшим фокусным расстоянием 75 мм типа ОКП 2-65-1:относительное отверстие ε: 1:1,8 коэффициент светопропускания τ = 0,83.Учитывая полученную полезную площадь киноэкрана SА= 11 м2 можно пересчитать необходимый полезный световой поток (для широкоэкранного вида кинопоказа):1916, 8 лмПолучили результат, тождественный полученному в ходе предварительных расчетов. Следовательно, полезный световой поток соответствует параметрам выбранного источника.Габаритный расчёт ОПСкинопроектораЛинейное увеличение отражателя в вертикальной плоскости должно быть не менее (7)где - высота кадрового окна (при демонстрировании широкоэкранного кинофильма 18,8мм); - межэлектродное расстояниелампы (2,5 мм).2,51Для конечных размеров светящегося тела линейное увеличение будет различным для каждой кольцевой зоны эллипсоидного отражателя, оно наибольшее для параксиальной области. Линейное увеличение зоной под углом σ к оптической оси ОПС в зависимости от параксиального увеличения определяется по формуле: (8)где 90; т.е. . Откуда:(9)Для того, чтобы все зоны отражателя перекрывали кадровое окно, необходимо, чтобы рассчитанная была принята равной 2,51, тогда:4,812ХУдаление оси лампы от середины отражателя S принимаем равным 150 мм с учётом максимального диаметра лампы.Расстояние от середины отражателя до середины до середины кадрового окна, измеренное по оптической оси ОПС:4,812·120 = 577,44ммОпределим диаметр отражателя: (10)Будем, считать, что апертурный угол проекционного объектива равняется апертурному углу выходящего из осветительной системы пучка. Для принятого кинопроекционного объектива ОКП4-50-1 =0,3265300 ммПринимаем отражатель по табл.1 [6] 302-140:180°;302 мм;расстояние от середины отражателя до кадрового окна577,44 мм;от середины отражателя до светового центра120 мм;форма отражателяэллипсоидная;покрытие – серебро;коэффициент отражения 0,87Рисунок 9. Параметры эллиптического сеченияОпределим параметры а и b, входящие в уравнение эллиптического сечения (11)Большая полуось120+228,72=348,72ммМалаяполуось:229,5где 228.72151 – фокальный параметр.И уравнение эллипса будет:По полученным характеристикам эллипса построена 3d модель отражателя 302-140. Его внешний вид с установленной лампой ХВО700W/HSOFR представлен на рис. 10 Рисунок 10. Отражатель 302-140 с лампойСветотехнический расчётОПССветовой поток ОПС с равно ярким источником света[7]:(12)где – габаритная яркость источника света, Кд/м2; – площадь светящейся поверхности, м2; – коэффициент пропускания ОПС; – относительное отверстие объектива.Поскольку применяемые в кинопроекторах источники света не является равно ярким, -таким образом можно определить толькоприближенно.Применим для расчёта ФП метод угловых коэффициентов, этот метод даетточные результаты только в том случае, когда полярная диаграмма силы светасимметрична относительно оптической оси кинопроектора, что характерно для ксеноновых ламп при их горизонтальном расположении.Величина коэффициента пропускания ОПС: (13) - коэффициент пропускания конденсора, в случае применения отражателя вместо надо принять – коэффициент отражения отражателя0,9;– коэффициент, учитывающий затемнение отражателя колбой лампы; – коэффициентпропускания обтюратора, для 23КПК-20,57;– коэффициент пропускания кадрового окна приближенно рассчитывается поформуле(14)где , - ширина кадрового окна, - высота кадрового окна; .Найдем поток , падающий от лампы на основной отражатель. На рис. 11 приведена типичная диаграмма распределения силы света в ксеноновой лампеXBO в вертикальной плоскости, проходящей по оси электродов.Рисунок 11. Типичное распределение силы света в лампе XBO [8].На рис. 12 приведена отмасштабированная и оцифрованная диаграмма распределения силы света лампы ХВО700W/HSOFR.Так как фотометрическое тело силы света лампы имеет симметричную форму относительно оси электродов, то сила света будет одинакова в плоскости горизонтального сечения, проходящего через точку0.Следовательно, сила света для любой зоны отражателя в вертикальной плоскости (при горизонтальном расположении источника света) будет величиной постоянной и равной 3000Кд.Для каждой зоны отражателя определить среднее значение силысвета:(15)где–силасветаввертикальнойплоскости,величинапостояннаиравна 3000кд. - сила света, падающего на зону в горизонтальной плоскости под углом α к оптической осиосветителя.Рисунок 12. Диаграмма распределения силы света лампы ХВО700W/HSOFR (масштаб 1:10)Отражатель имеет апертурный угол 180º, разобьем этот угол на 18 равных частей с интервалом 10º и по кривой рис.12 определим для каждой зоны величину .Расчёт зональных световых потоков проводится поформуле (16)Угловойкоэффициент(17)Далее:(18)Таблица3Границы угла, градТелесный угол ,Кд,Лм,Лм0–10º0,09567764,6122.810–20º0,2832311655,11244.720–30º0,46329391548,32941,730–40º0,62833451906,64414,340–50º0,77430352323,35113,850–60º0,89730002691,55657,960–70º0,99330002977,95955.770–80º1,05830003173,76030,180–90º1,09130003252,56179,790–100º1,09129813238,36152,7100–110º1,05829683153,65991,9110–120º0,99329812512,34773,4120–130º0,897253137,270,7130–140º0,77441,5300140–150º0,628000150–160º0,463000160–170º0,283000170–180º0,09500027534,952316,3*Расчеты по таблице выполнены в прjграмме ExcelСилу света определяем для серединызоны.Зональные световые потоки, падающие наотражательВеличина всего светового потока падающего на отражатель от ксеноновой лампы, будет равен удвоенному значению , так как диаграмма сила света симметрична относительно оптической оси кинопроектор при горизонтальномрасположении источника света.Отразится от отражателя световой поток: – коэффициент отражателя интерференционного отражателя, величина которого принимается 0,95, тогда =122.8ЛмВеличину прошедшего светового потока обозначим. – коэффициент, учитывающий экранирование колбой ксеноновой лампы падающего на него светового потока. Его можноопределить:1– сечение светового пучка в плоскости, проходящей через ось электродов 71631,45мм22 – диаметр колбы ламы d ≈30мм706,9 мм2Рисунок 13, Размеры колбы в сеченииТогда0,99Следовательно 51793,14 ЛмВеличина коэффициента пропусканияОПС:0,213Тогда величина полезного светового потока проектируемого кинопроектора51793,14·0.213=11031,94 Лм.Таким образом, в разработанной ОПС световая отдачакинопроектора будет:15,76 Лм/Вта световой коэффициент полезного действияОПС0,552 или 55,2%Таким образом, разработанная осветительно-проекционная система соответствует заданию на курсовуюработуЛитератураКинопроектор // Википедия. [2016—2016]. Дата обновления: 17.11.2016. URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=81924811 (дата обращения: 17.11.2016).Кинопроектор 23КПК02. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЛОМОhttp://www.kinoton.de/en/home.htmlhttp://barco.com/ru/ОСТ 19-155-00. ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ. КИНОТЕАТРЫ И КИНОУСТАНОВКИ Качество проецируемого изображения. Дата введения: 2001 -05-01Проворнов С.М., Прокофьева Н.М., Соколов А.В. Кинопроекционная аппаратура. Методические указания по проектированию осветительно-проекционных систем кинопроекторов для студентов специальности 0533 "Киноаппаратура” очного и заочного отделений. Л.: ЛИКИ, 1988. 69 с. ОСТ 19-32-83. Киноэкраны. Типы. Основные параметры. Размеры поля экранного полотнища. Дата введения 1984 – 06 -01Грибов В.Д. Ксеноновые источники света и промышленные выпрямители: Учеб. пос. - CП6.: изд. СПбГУКиТ,2009. - 98 с.