Проекционными аппаратами называют оптические устройства, образующие на экране или иной рассеивающей или полупрозрачной поверхности увеличенные изображения различных объектов.
К числу последних относятся различные проекционные фонари, фильмоскопы, диапроекторы, кадропроекторы, графопроекторы (кодоскопы), эпидиаскопы и эпипроекторы, которые дают возможность учителю и учащимся просматривать в затемненном или в незатемненном помещении отдельные кадры диафильмов и диапозитивов, проецировать на экран в увеличенном виде диафильмы, диапозитивы, транспаранты, эпифильмы, фотографии, рисунки, чертежи, а также плоские детали и модели, физические и химические опыты в теневой проекции или на просвет и др. Иначе говоря, проекционные аппараты дают возможность получать статичную проекцию объекта.
Статическая проекция делится на два вида: диаскопическую и эпископическую. Диаскопическую проекцию, или диапроекцию, получают при проецировании прозрачных объектов (диафильмов, диапозитивов, транспарантов, световых газет и т. д.), а эпископическую проекцию, или эпипроекцию,- при проецировании непрозрачных объектов (рисунков, чертежей и др.).
Проекционный аппарат состоит из механической и оптической частей.
Механическая часть аппарата обеспечивает правильное положение проецируемых объектов, смену их перед объективом, а в некоторых аппаратах, снабженных реле времени (так называемым таймером), и определенное время проецирования каждого объекта (кадра).
Оптическая часть аппарата осуществляет освещение и проецирование объекта. Она состоит из осветительной системы с источником света, освещающей объект, и проекционной, представляющей собой систему линз для получения на экране увеличенного изображения проецируемого предмета.
Осветительно-проекционная система у различных аппаратов зависит от вида проекции, для которой предназначен прибор.
Рефлектор (зеркальный отражатель)-вогнутое зеркало для изменения направления и интенсивности светового потока. Форма отражателя может быть различной: сферической, параболической или эллиптической. Зеркальный отражатель обычно устанавливают за источником света. Отраженные от его поверхности лучи попадают в кадровое окно аппарата
Конденсор - оптическая система, фокусирующая (собирающая) излучение проекционной лампы, что позволяет значительную часть светового потока, излученного источником, собрать и направить в кадровое окно на проецируемый предмет. В проекционных аппаратах конденсоры могут состоять из двух-трех линз различного диаметра и кривизны поверхности.
В оптической системе аппаратов с источниками света большой мощности устанавливается теплофильтр. Он предназначен для исключения инфракрасных (тепловых) лучей из светового потока, проходящего через эту систему. Тепловые лучи поглощаются либо выводятся из светового потока. Следовательно, он предохраняет от чрезмерного нагрева оригинал, изображение которого проецируется на экран. Такой фильтр состоит из пластины, изготовленной из особого сорта стекла и чаще всего разделенной на отдельные полосы.
Кадровая рамка предназначена для удержания в строго определенном положении объекта.
Проекционный объектив - сложная оптическая система, состоящая из нескольких линз, подобранных определенным образом и заключенных в общую оправу. Его назначение - формировать на экране увеличенное, резкое, действительное и неискаженное изображение предмета - объекта.
Основные параметры объектива - фокусное расстояние и относительное отверстие.
Фокусное расстояние - это расстояние между оптическим центром объектива и точкой (фокусом), в которой после прохождения через объектив пересекаются падающие на него параллельные световые лучи. В оптических системах проекционных аппаратов объект проекции всегда размещается вблизи фокуса. При одинаковом удалении аппарата от экрана объективы с меньшим фокусным расстоянием дают большие размеры изображения,
Относительным отверстием называется отношение максимального диаметра линз объектива к его фокусному расстоянию. Чем больше размер относительного отверстия, тем больше света пройдет через объектив. Фокусное расстояние, относительное отверстие и заводской номер указывают на оправе объектива.
Во многих диапроекторах используется система автоматической наводки объектива на резкость. Для этого в проекторе имеется специальный источник, от которого свет падает на диапозитив и, отражаясь, попадает на фотоприемник. При изменении положения плоскости диапозитива сигнал рассогласования поступает через усилитель на двигатель механизма подфокусировки. В результате объектив перемещается вдоль оптической оси до заранее установленного вручную расстояния между первым объектом проекции и объективом.
В качестве источника света применяются электрические лампы накаливания. Они имеют плоские нити накала, предназначенные для направленного и более равномерного освещения объекта, и специальные цоколи, облегчающие установку лампы и ее замену.
В последнее время получили распространение кварцево-галогенные лампы. Они состоят из небольшой кварцевой колбы трубчатой формы, которая заполнена инертным газом с добавкой йода или другого галогена для замедления испарения вольфрамовой нити накала, расположенной в колбе. Работа галогенных ламп основана на преобразовании электрической энергии в излучение оптического диапазона при прохождении электрического тока через газы, находящиеся в парообразном состоянии.
Такие лампы создают большой световой поток и имеют маркировку КГМ 24-150, КГМ 220-500 и т. д., где буквы означают К - кварцевая, Г - галогенная, М - малогабаритная, первая цифра указывает напряжение в вольтах, вторая - потребляемую мощность в ваттах.
Кварцевые галогенные лампы по сравнению с обычными проекционными имеют больший срок службы, более высокую световую отдачу, постоянные световой поток и цветовую температуру в течение всего периода работы, меньшие размеры.
Эпипроекторы используются для проекции только эпиобъектов. Эпидиапроектор создан для комбинированного показа диапозитивов и непрозрачных иллюстраций.Это расширяет возможности его применения. Когда в диапозитивной серии нет важных для понимания вопроса иллюстраций, ее дополняют печатными материалами из книг или открытками. Эпидиапроекторы могут иметь кадровое окно с размером 140 х 140 мм и 150х 150 мм. Такой аппарат можно использовать как в полностью затемненных помещениях при режиме эпископической проекции, так и в частично затемненной аудитории при работе в режиме диаскопической проекции. Для эпипроекции можно использовать и невысокие рельефные предметы, например засушенные листья, цветы, колосья и т. п.
Эпидиапроектор, или эпипроектор, применяют также для изготовления настенных пособий. С этой целью объекты (таблицы, диаграммы, штриховые рисунки, чертежи, схематические карты и т.п.) помещают на предметный столик. К классной доске кнопками прикрепляют лист чертежной бумаги, затемняют помещение и проецируют изображение на бумагу. Затем обводят линии изображения объекта (рисунка, карты, таблицы) на бумаге мягким карандашом. Рассмотрим принцип работы эпидиаскопа на примере одной из широко используемых в свое время в школах модели ЭПД-1 (школьный эпидиаскоп), который до сих пор есть в продаже в учколлекторах. Это комбинированный проекционный аппарат, в корпусе которого находятся диапроектор и эпипроектор. Аппарат позволяет получать на экране изображения диапозитивов размерами 50 х 50,45 х 60 и 85 х 85 мм, а также изображения плоских непрозрачных объектов (рисунков, фотографий, открыток и т.п.) размером 140х140 мм, небольших объемных предметов (насекомых, засушенных растений и т.д.).
Металлический корпус эпидиапроектора укреплен на основании, на котором также расположен подъемный предметный столик. На нем помещают проецируемый непрозрачный объект, прижимаемый
двумя спиральными пружинами к краям квадратного отверстия в дне корпуса. На передней плоскости основания смонтирован выключатель и расположены два винта (ножки) для установки эпи-диапроектора в наклонном положении относительно экрана. Съемная крышка корпуса укреплена тремя винтами.
В корпусе размещены детали осветительно-проекционной системы: 500-ваттная электрическая лампа напряжением 127 или 220 В, зеркальный сферический отражатель, двухлинзовый конденсор, плоские зеркала.
На крышке эпидиапроектора помещен объектив эпипроектора. В тубусе, укрепленном в передней части корпуса, расположен объектив диапроектора. В горизонтальные пазы тубуса вставлена рамка для диапозитивов.
Отражатель, укрепленный в корпусе шарнирно, при помощи ручки, находящейся на его наружной боковой стенке, можно устанавливать в двух положениях: для проекции диапозитивов и для проекции непрозрачных объектов.
Лампа, зеркальный отражатель, конденсор и проекционный объектив образуют диапроектор для демонстрации диапозитивов, а лампа, зеркальный отражатель, плоские зеркала и проекционный объектив - эпипроектор для проекции непрозрачных объектов.
Для проецирования непрозрачных объектов их кладут на предметный столик, отводя его от корпуса. Если на предметном столике расположить небольшой объемный предмет, на экране резко изобразятся только те его части, которые расположены в одной плоскости.
В учебном процессе применяются кодоскопы (графопроекторы, оверхеды) для письма фломастером на предметном столике, покрытом прозрачной кодолентой.
Графопроектор - переносное или стационарное устройство, осуществляющее на отражающий экран диаскопическую или теневую ретропроекцию графических изображений, текста, плоских моделей.
Основные преимущества графопроекторов: крупный масштаб экранного изображения, проведение демонстрации без затемнения или при частичном затемнении помещения; простота использования самим преподавателем, остающимся в ходе работы с проектором, обращенным лицом к обучаемым; использование разнообразных подготовленных заранее или создаваемых в ходе занятий носителей зрительной информации; возможность показа большой аудитории доступных зрительному восприятию опытов. Опыты производятся в плоской прозрачной посуде, а при наличии простейших приспособлений можно демонстрировать изображения со слайдов, динамику физических процессов.
Графопроекторы состоят из корпуса, осветительной системы, конденсора, рабочего столика, стойки (направляющей штанги), проекционной головки, кронштейна-держателя проекционной головки. Они могут иметь систему охлаждения, откидные или навесные полки-кронштейны для увеличения поверхности рабочего столика, противоослепляющий фильтр щиток, катушки и кассеты для рольной пленки, закрепленные на корпусе или съемной колодке, штыри - фиксаторы фазограмм.
При работе в незатемненном помещении минимальный световой поток, создаваемый графопроектором, должен составлять: для небольших помещений - 1400 лм, для средних - 1800 лм, для больших 2300-2500 лм. Важнейшей частью графопроектора является конденсор, совмещенный с предметным столиком. В качестве конденсора применяются плосковыпуклые линзы, имеющие высокую разрешающую способность (КОД-1), прозрачные линзы Френеля («Лектор-2000», «Полилюкс»).
Линза Френеля представляет собой обычную линзу (но без центральной части). Нижняя поверхность линзы плоская, а верхняя выполнена в виде серии кольцевых сегментов, расположенных очень близко один от другого. Такая технология позволяет создать сильные и легкие линзы из пластмассы.
Размер кадрового окна должен отвечать наиболее широко распространенному сейчас международному стандарту 250 х 250 мм.
Изменение наклона оси проекции во многих графопроекторах осуществляется поворотом в вертикальной плоскости проекционной головки или изменением угла наклона зеркала, поворачивающего проекционный луч.
Переносной графопроектор должен иметь съемную проекционную головку, направляющую штангу и массу, не превышающую 10-14 кг. Портативные проекторы должны быть складными, помещаться в чемодан типа «дипломат», иметь общую массу не более 4-5 кг.
Удобство практического использования проекторов такого типа во многом зависит от простоты смены катушек с рулонной пленкой и снабжения их фрикционными тормозами, обеспечивающими должное натяжение такой пленки; от наличия штырей (штифтов), упорной планки, рамки или зажимов для фиксации положения листовых транспарантов и фазограмм; от комплектации графопроектора боковыми полками-кронштейнами для увеличения поверхности рабочей платформы, от возможности крепления перемоточных устройств, штифтной колодки и боковых полок в положении «спереди», «сзади», «слева» и «справа».
Прибор безопасен в работе, его долговечность обеспечивается сигнальной лампочкой, информирующей о включении в электросеть, автоматическим отключением от питающей сети при нарушении выполнения рабочей операции, подъеме крышки корпуса или снятии его боковых стенок, плавким (или другого типа) предохранителем, термическим регулятором и вентилятором, предохраняющими внутреннюю часть корпуса от перегрева. Схема подключения вентилятора предусматривает его работу и при отключенной осветительной лампе, если прибор еще недостаточно охлажден (при условии, что его шнур не отключен от питающей сети). Должный комфорт создается светофильтром.
Важными характеристиками являются возможность работать с проектором в двух режимах - с полным светом (нормальное напряжение) и в щадящем, экономичном (при уменьшенном на 10-15% напряжении); невысокая стоимость устройства и экономное потребление электроэнергии, наличие устройства коррекции освещенности, облегчающего юстировку лампы при ее замене и фокусирующего изображение, лампо-выталкивателя или деревянных щипцов для удаления перегоревшей лампы, выдвижного подлокотника и др.
Современный оверхед-проектор имеет устойчивый корпус, безбликовые линзы Френеля, высококачественный трехлинзовый объектив, экономичный режим автоотключения ламп, четырехкратно увеличивающий срок их службы, устройство мгновенной замены ламп, встроенную запасную лампу, бесшумный вентилятор. Выключатель расположен на рабочей поверхности, имеется углубление для авторучек. Рабочая поверхность 28,5 х 28,5 см. Две лампы 24В/250 Вт. Световой поток около 2500 лм. Масса около 14 кг, расстояние от экрана 180, 200, 250 см, размеры изображения: 160 х 160, 180 х 180, 230 х 230 см. Имеет кассету для рулонной пленки шириной от 26 до 29,7 см.