幻燈機與投影儀
幻燈機與投影儀能夠把教學材料映射到銀幕上,增大教學材料的可見度,彌補傳統(tǒng)視覺媒體的不足,被廣泛應用于課堂教學中。因此,我們應當知道幻燈機、投影儀的基本結構和使用方法,以便在教學中更好地利用它。
一、幻燈機
(一)幻燈機的工作原理與結構
幻燈機的種類較多,形狀各異,但它們的光學系統(tǒng)結構基本相同。
1.幻燈機的成像過程
幻燈機的鏡頭相當于一塊凸透鏡,當幻燈片處在鏡頭的一倍焦距和兩倍焦距之間時,光源照亮幻燈片通過鏡頭在銀幕上形成一個放大的、倒立的實像。具有這種光路特征的幻燈機稱為直射式幻燈機,它的成像過程如圖2-2-1所示。
圖2-2-1 幻燈機光路圖
2.幻燈機的光學系統(tǒng)
幻燈機的光學系統(tǒng)包括反光碗、光源、聚光鏡、放映鏡頭等,它們在幻燈機中的作用和對它們的要求如下:
(1)光源
它的作用是發(fā)光并照射到幻燈片上。對光源的要求:滿足“白晝放映”條件,應有足夠的亮度;滿足“點光源”條件,燈絲排列面積小;光源表面附近溫度低,以免烤壞幻燈片;有較高的色溫,以利彩色還原;光源的開關效應靈敏;壽命長。
幻燈機常用的光源主要有溴鎢燈(鹵素燈)和鏑燈。溴鎢燈的結構如圖2-2-2所示,它具有體積小、色溫高(3 200~3 400 K)、有效壽命長(約200 h)、開關效應靈敏等優(yōu)點,但需變壓器降壓和散熱裝置?;脽魴C常用的溴鎢燈有12 V/100 W,12 V/150 W,24 V/150 W和24 V/250 W等規(guī)格。
鏑燈的結構如圖2-2-3所示。鏑燈發(fā)光效率高,達到80 lm/W,而溴鎢燈僅為30 lm/W;使用壽命長,為一百至幾百小時,遠大于溴鎢燈的使用壽命;色溫高達5 000 K以上,接近日光,彩色還原性好;但開關效應差,拉弧光時間長,觸發(fā)電源笨重。所以,鏑燈投影設備不適用于課堂教學。
圖2-2-2 溴鎢燈的結構 圖2-2-3 鏑燈的結構
(2)反光碗
反光碗的作用是把光源向后射的光反射到聚光鏡,提高光源的光能利用率。反光碗是凹面鏡,有金屬拋光鍍鋁的,也有玻璃涂銀的。幻燈機要求反光碗的孔徑不大于聚光鏡孔徑,與光源的相對位置應保證燈的像與絲重合(即燈絲在該凹面鏡的球心上)。
(3)聚光鏡
聚光鏡的作用是使光源發(fā)出的光線更多地并均勻地照射在幻燈片上,而且通過幻燈片的光線聚集到放映鏡頭的調焦范圍內,如圖2-2-4所示。其中立體角W2表示無聚光鏡時光源發(fā)出的光線進入幻燈片所形成的立體角(也稱為包容角),W1表示有聚光鏡光源發(fā)出的光線進入幻燈片所形成的立體角,顯然W1>W2。包容角愈大,被利用的光通量就愈多。擴大包容角的途徑有兩個:一是擴大聚光鏡的孔徑,二是縮短聚光鏡和光源的距離?;脽魴C要求聚光鏡的孔徑比幻燈片的有效畫面稍大一些;光源在聚光鏡的焦點處。
圖2-2-4 聚光鏡的作用
(4)放映鏡頭
放映鏡頭的作用是在銀幕上形成一個幻燈片的放大的、清晰的、倒立的實像?;脽魴C要求放映鏡頭克服像差的能力強;應有合適的孔徑,使放映鏡頭在可移動的范圍內,讓匯聚來的光線全部通過放映鏡頭。
目前幻燈機都使用由幾片敷膜透鏡組成的復合透鏡,以減少甚至消除像差。敷膜鏡頭判別的方法是:在反射方向(從側面)觀察敷膜鏡頭時,鏡片呈藍紫色或金黃色,但透過鏡頭(從正面)觀察時,卻不帶顏色。
放映鏡頭上標有焦距F和相對孔徑O,它們的關系為:
其中,D是放映鏡頭的有效直徑。一般把相對孔徑O習慣表示為1∶(F/D)的值,例如1∶1.2,1∶1.3等,表明“∶”后的數(shù)值越小,該鏡頭的單位時間通光量越大。
3.幻燈機的機身部分
它是用來支持各個光學部件、置放幻燈片及其他附件的承載體。它包括燈箱、片門、片架、鏡頭筒、底盤、馬達、電風扇等。通常燈箱用鐵皮或硬塑料制成,箱壁有通風散熱窗口。
(二)幾種常用的幻燈機
按換片方式分有簡易幻燈機和自動幻燈機;按成像原理分有直射式和反射式幻燈機;按幻燈片的形式來劃分有單片式幻燈機、卷片式幻燈機和顯微式幻燈機;單片式幻燈機按片盒形狀劃分有直盒推挽式和圓盤起落式等。目前常用的幻燈機是單片直射式自動幻燈機(簡稱自動幻燈機),這里以其為典型機重點介紹,而其他幻燈機簡單介紹。
1.自動幻燈機
自動幻燈機外形如圖2-2-5所示,它除含一般幻燈機構造外,還增加了自動換片、自動調焦的電氣部分和機械傳動部分等內容。這里只介紹與使用相關的知識。
(1)幻燈片
自動幻燈機的幻燈片的規(guī)格相同,如圖2-2-6所示,片框外尺寸為50 mm×50 mm,畫幅尺寸為18 mm×24 mm,與照相用的135膠卷的畫幅尺寸相同,所以這種規(guī)格的幻燈片統(tǒng)稱為135幻燈片。片框分紙框和塑料框兩種,紙框價格低,但使用中容易變形,導致輸片不靈而卡片;塑料框不易變形、堅固耐用,但相對價格也較高。
圖2-2-5 自動幻燈機實體圖 圖2-2-6 幻燈片的片框
(2)自動幻燈機的一般換片方法
①自動定時換片。就是每隔一確定時間正向換片一次。間隔時間長短可人為調節(jié)并設定。
②遙控換片。它有無線電遙控、超聲波遙控或紅外線遙控等。使用時,先將機器功能選擇開關設定在遙控狀態(tài),然后在不超過10 m的距離內,用遙控器控制幻燈機執(zhí)行正向換片、反向換片、調焦或開關機等動作。
③聲畫同步換片,也叫訊控換片。是指錄音機在播放幻燈片解說詞結束時,在應換片處錄音機送給幻燈機一個換片訊號,控制幻燈機執(zhí)行一個正向換片動作,注意不能倒向換片。換片訊號一般采用兩種方式,一種是在要換片處錄上換片信號,如1 000 Hz的音頻信號。通常把換片信號與解說詞分別錄在不同聲道上。放音時將解說詞聲道通向喇叭,而換片信號聲道通過傳輸線送到幻燈機的控制信號輸入端,使喇叭中只有解說的聲音而沒有換片信號;另一種是在需換片處的磁帶上留下一段空白,一般應大于5 s,即解說中斷5 s。同時,要求每一片解說中間不得出現(xiàn)大于3 s的停頓。使用這種聲畫同步方式時,直接將錄音機的解說信號用傳輸線送給幻燈機,當幻燈機遇到5 s的空白時,即換片一次。
凡需要加音頻換片訊號的幻燈機,廠家都配有產生換片訊號的信號發(fā)生器,只要按下信號發(fā)生器的按鈕開關,就有換片訊號發(fā)出,將該信號用傳輸線送到錄音機某一聲道輸入插孔內(非解說詞聲道)就可以了。
④手控換片,也叫電動換片。自動幻燈機機身上設有換片按鈕,按一次進片鈕,前進換片一次;按倒片鈕,倒退換片一次。有的幻燈機只設一個換片按鈕,用按壓開關持續(xù)時間長短來區(qū)分進片或倒片。
⑤有線手控換片。它是把控制按鈕這一部分放置在手控盒內,有導線與幻燈機相連。
(3)自動幻燈機的調焦
調焦也叫對焦,是指調整放映鏡頭的前后位置,使成像清晰度發(fā)生變化的過程。調焦的目的應使成像清晰。自動幻燈機調焦方式有三種,即旋轉鏡頭調焦、手控盒調焦和自動調焦。
①旋轉鏡頭調焦。是用手旋轉鏡頭,靠鏡頭筒外緣的螺紋使鏡頭發(fā)生伸縮移動,從而實現(xiàn)調焦。它是調焦的最基本方式。具體操作是:開機后給幻燈機輸進一張幻燈片,然后旋轉鏡頭并觀察銀幕上影像清晰度的變化,直到銀幕上影像最清晰為止。
②有線手控調焦。是操作手控盒上的調焦按鈕,控制調焦電機帶動鏡頭實現(xiàn)伸縮移動。按前調按鈕,鏡頭外伸,按后調按鈕,鏡頭后縮。有的幻燈機只有一個調焦按鈕,按下此鈕,鏡頭在一定范圍內前后反復移動,調焦范圍都不大。在使用手控盒調焦不能使影像最清晰時,還需旋轉鏡頭實現(xiàn)調焦。
③自動調焦。具有此功能的幻燈機,機內設有能測出幻燈片在片門處
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