幻燈機(jī)與投影儀

圖2-2-1 幻燈機(jī)光路圖

2．幻燈機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)

幻燈機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)包括反光碗、光源、聚光鏡、放映鏡頭等，它們在幻燈機(jī)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(yīng)有足夠的亮度；滿足“點(diǎn)光源”條件，燈絲排列面積?。还庠幢砻娓浇鼫囟鹊?，以免烤壞幻燈片；有較高的色溫，以利彩色還原；光源的開關(guān)效應(yīng)靈敏；壽命長。

幻燈機(jī)常用的光源主要有溴鎢燈（鹵素?zé)簦┖顽C燈。溴鎢燈的結(jié)構(gòu)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(guān)效應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)，但需變壓器降壓和散熱裝置?；脽魴C(jī)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(jié)構(gòu)如圖2-2-3所示。鏑燈發(fā)光效率高，達(dá)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(shí)，遠(yuǎn)大于溴鎢燈的使用壽命；色溫高達(dá)5 000 K以上，接近日光，彩色還原性好；但開關(guān)效應(yīng)差，拉弧光時(shí)間長，觸發(fā)電源笨重。所以，鏑燈投影設(shè)備不適用于課堂教學(xué)。

圖2-2-2 溴鎢燈的結(jié)構(gòu) 圖2-2-3 鏑燈的結(jié)構(gòu)

（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(jī)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(yīng)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(diào)焦范圍內(nèi)，如圖2-2-4所示。其中立體角W2表示無聚光鏡時(shí)光源發(fā)出的光線進(jìn)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(jìn)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(kuò)大包容角的途徑有兩個(gè)：一是擴(kuò)大聚光鏡的孔徑，二是縮短聚光鏡和光源的距離?；脽魴C(jī)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(diǎn)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(gè)幻燈片的放大的、清晰的、倒立的實(shí)像。幻燈機(jī)要求放映鏡頭克服像差的能力強(qiáng)；應(yīng)有合適的孔徑，使放映鏡頭在可移動(dòng)的范圍內(nèi)，讓匯聚來的光線全部通過放映鏡頭。

目前幻燈機(jī)都使用由幾片敷膜透鏡組成的復(fù)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(cè)面）觀察敷膜鏡頭時(shí)，鏡片呈藍(lán)紫色或金黃色，但透過鏡頭（從正面）觀察時(shí)，卻不帶顏色。

放映鏡頭上標(biāo)有焦距F和相對孔徑O，它們的關(guān)系為：

其中，D是放映鏡頭的有效直徑。一般把相對孔徑O習(xí)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(shí)間通光量越大。

3．幻燈機(jī)的機(jī)身部分

它是用來支持各個(gè)光學(xué)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(dá)、電風(fēng)扇等。通常燈箱用鐵皮或硬塑料制成，箱壁有通風(fēng)散熱窗口。

（二）幾種常用的幻燈機(jī)

按換片方式分有簡易幻燈機(jī)和自動(dòng)幻燈機(jī)；按成像原理分有直射式和反射式幻燈機(jī)；按幻燈片的形式來劃分有單片式幻燈機(jī)、卷片式幻燈機(jī)和顯微式幻燈機(jī)；單片式幻燈機(jī)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(jī)是單片直射式自動(dòng)幻燈機(jī)（簡稱自動(dòng)幻燈機(jī)），這里以其為典型機(jī)重點(diǎn)介紹，而其他幻燈機(jī)簡單介紹。

1．自動(dòng)幻燈機(jī)

自動(dòng)幻燈機(jī)外形如圖2-2-5所示，它除含一般幻燈機(jī)構(gòu)造外，還增加了自動(dòng)換片、自動(dòng)調(diào)焦的電氣部分和機(jī)械傳動(dòng)部分等內(nèi)容。這里只介紹與使用相關(guān)的知識。

（1）幻燈片

自動(dòng)幻燈機(jī)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(jià)格低，但使用中容易變形，導(dǎo)致輸片不靈而卡片；塑料框不易變形、堅(jiān)固耐用，但相對價(jià)格也較高。

圖2-2-5 自動(dòng)幻燈機(jī)實(shí)體圖 圖2-2-6 幻燈片的片框

（2）自動(dòng)幻燈機(jī)的一般換片方法

①自動(dòng)定時(shí)換片。就是每隔一確定時(shí)間正向換片一次。間隔時(shí)間長短可人為調(diào)節(jié)并設(shè)定。

②遙控?fù)Q片。它有無線電遙控、超聲波遙控或紅外線遙控等。使用時(shí)，先將機(jī)器功能選擇開關(guān)設(shè)定在遙控狀態(tài)，然后在不超過10 m的距離內(nèi)，用遙控器控制幻燈機(jī)執(zhí)行正向換片、反向換片、調(diào)焦或開關(guān)機(jī)等動(dòng)作。

③聲畫同步換片，也叫訊控?fù)Q片。是指錄音機(jī)在播放幻燈片解說詞結(jié)束時(shí)，在應(yīng)換片處錄音機(jī)送給幻燈機(jī)一個(gè)換片訊號，控制幻燈機(jī)執(zhí)行一個(gè)正向換片動(dòng)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(shí)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(jī)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(yīng)大于5 s，即解說中斷5 s。同時(shí)，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(shí)，直接將錄音機(jī)的解說信號用傳輸線送給幻燈機(jī)，當(dāng)幻燈機(jī)遇到5 s的空白時(shí)，即換片一次。

凡需要加音頻換片訊號的幻燈機(jī)，廠家都配有產(chǎn)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(guān)，就有換片訊號發(fā)出，將該信號用傳輸線送到錄音機(jī)某一聲道輸入插孔內(nèi)（非解說詞聲道）就可以了。

④手控?fù)Q片，也叫電動(dòng)換片。自動(dòng)幻燈機(jī)機(jī)身上設(shè)有換片按鈕，按一次進(jìn)片鈕，前進(jìn)換片一次；按倒片鈕，倒退換片一次。有的幻燈機(jī)只設(shè)一個(gè)換片按鈕，用按壓開關(guān)持續(xù)時(shí)間長短來區(qū)分進(jìn)片或倒片。

⑤有線手控?fù)Q片。它是把控制按鈕這一部分放置在手控盒內(nèi)，有導(dǎo)線與幻燈機(jī)相連。

（3）自動(dòng)幻燈機(jī)的調(diào)焦

調(diào)焦也叫對焦，是指調(diào)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(diào)焦的目的應(yīng)使成像清晰。自動(dòng)幻燈機(jī)調(diào)焦方式有三種，即旋轉(zhuǎn)鏡頭調(diào)焦、手控盒調(diào)焦和自動(dòng)調(diào)焦。

①旋轉(zhuǎn)鏡頭調(diào)焦。是用手旋轉(zhuǎn)鏡頭，靠鏡頭筒外緣的螺紋使鏡頭發(fā)生伸縮移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)焦。它是調(diào)焦的最基本方式。具體操作是：開機(jī)后給幻燈機(jī)輸進(jìn)一張幻燈片，然后旋轉(zhuǎn)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(diào)焦。是操作手控盒上的調(diào)焦按鈕，控制調(diào)焦電機(jī)帶動(dòng)鏡頭實(shí)現(xiàn)伸縮移動(dòng)。按前調(diào)按鈕，鏡頭外伸，按后調(diào)按鈕，鏡頭后縮。有的幻燈機(jī)只有一個(gè)調(diào)焦按鈕，按下此鈕，鏡頭在一定范圍內(nèi)前后反復(fù)移動(dòng)，調(diào)焦范圍都不大。在使用手控盒調(diào)焦不能使影像最清晰時(shí)，還需旋轉(zhuǎn)鏡頭實(shí)現(xiàn)調(diào)焦。

③自動(dòng)調(diào)焦。具有此功能的幻燈機(jī)，機(jī)內(nèi)設(shè)有能測出幻燈片在片門處