光学投影器

一、光学投影器

光学投影器是在幻灯机的基础上发展而成的一种光学放大仪器。它的名称很多，如高架投影仪、反射投影仪、书写投影器等。由于光学投影器结构简单、操作简便、用途广泛、使用方便，因而成为目前利用率很高的现代教学媒体。

(一)教学中常用投影器的种类及特点

1.按放映的材料分类

(1)普通投影器。普通投影器放映的材料是透明物体，用透射光成像。其特点是：片门尺寸大；投影片在外部平放、正放映出，便于撤换、移动和演示物质效果；可在片门玻璃上直接用彩笔书写代替黑板；放映亮度高，适合放映的环境广。

(2)实物投影器。实物投影器放映的材料是不透明的实物或模型，用反射光成像。其特点是：不用制作投影片，映出的画面真实，但放映亮度低，适合放映的环境少。

(3)显微投影器。显微投影器放映的材料是半透明的微小物体，用透射光成像。其特点是：映出的画面清晰明亮，颜色逼真；放映镜头的放大率高，成像质量好；可直接放映微小的活生物；可将画面投影到银幕上集体观看，也可用目镜个人观看。

2.按结构方式分类

(1)台式投影器。台式投影器体积较大，比较沉重，不便于搬动，适合在固定教室使用。其特点是：片门尺寸大，放映亮度高，方便演示活动、复合画面和特殊效果投影片。

(2)便携式投影器。便携式投影器体积小，重量轻，便于携带，适合流动讲课用。其特点是：片门尺寸较小，用反射光成像时图像的反差大，色彩饱和度高，但投影片不平整时易出现重影，不适合演示活动、复合画面和特殊效果投影片。

3.按放映灯泡分类

(1)溴钨灯投影器。溴钨灯投影器的放映灯泡为溴钨灯。其特点是：采用低电压供电，灯丝电阻小，体积小，成像质量高；映出的画面较亮，彩色还原较好，清晰逼真。

(2)镝灯投影器。镝灯投影器的放映灯泡为镝灯。其特点是：光效高，光色好，映出的画面清晰明亮；放映灯泡寿命长；片门温升低；但灯泡点亮启动慢，需要高压触发装置。

(二)常用投影器的结构

教学中常用的投影器一般为台式投影器或便携式投影器，其结构与工作原理大体相同，在此只以台式投影器为例进行介绍。

投影器由光学部分、散热装置、机身电器部分及一些附加装置等构成，其结构如图3－1所示。

图3－1　投影器的构造

1.光学部分

投影器的成像原理和幻灯机的成像原理大致相同，也是利用凸透镜成像原理，只是光路有所不同。投影器的光学部分如图3－2所示，由聚光系统和放映系统构成。聚光系统工程包括光源、反射镜(凹面镜)、新月镜和螺纹透镜。放映系统包括放映镜头和反光镜。从光学部分示意图可以看出，投影器的放映光轴垂直，画面向上放映，经过平面反光镜后，反射到银幕上。

(1)聚光系统：投影器的聚光系统一般由光源、反射镜、新月透镜组成，主要是为投影片提供均匀的照明。

投影器的光源、反射镜与幻灯机的光源、反射镜作用相同。投影器的光源有溴钨灯、镝灯等，溴钨灯常用24V低压供电，灯泡功率为250W～400W，镝灯常用在高亮度投影器上。

新月透镜的作用是使整个聚光系统的焦距缩短，减少投影器的高度、体积和整机的重量；同时，新月透镜凹面朝向光源，可以更加靠近光源使包容角增大，提高光效；新月透镜还可起到隔热作用，使螺纹透镜的温度不至于过高。

螺纹透镜又称菲涅尔透镜，具有孔径大、厚度薄、重量轻、光效高、照明均匀等优点，能很好地消除像差，使光源发出的光线均匀地照射到投影片上。

(2)放映系统：投影器的放映系统由放映镜头和反光镜组成，它的作用是将投影软件放大成像在银幕上。

投影器的放映镜头安装在投影器的竖杆上，放映镜头能沿竖杆升降移动，以调节聚焦，从而在银幕上得到清晰的影像。

反光镜安置在镜头的上方，作用是把通过放映镜头的光线反射到银幕上。为在银幕上得到不失真的像，反光镜可绕水平轴转动以调整倾角(转动范围在90°左右)。投影器的反射镜可以与放映镜头一起绕垂直轴转动(转动范围为360°)，以改变投影方向。

2.机械部分

投影器的机械部分主要包括外壳、调焦杆、调焦钮以及风扇冷却系统等。

3.电气部分

投影器的电气部分主要是指光源、变压器及控制线路等。投影器的光源通常安装有备用灯泡，放映时如工作灯泡损坏，可以扳动切换手柄将备用灯泡推入工作位置，使放映工作得以继续进行。

(三)投影器的工作原理

辅助聚光镜将放映灯泡发出的光汇聚射向聚光镜，聚光镜再将光线汇聚射向片门并通过放映镜头，放映镜头上方的投影反射镜将光路转折后投射到银幕上。片门玻璃处在放映镜头的一倍焦距和二倍焦距之间，当在片门玻璃上正放上投影片或正面写字画图，就会在放映镜头三倍焦距处的银幕上得到一个放大的正立实像。如图3－2所示。

图3－2　投影器工作原理示意图

(四)投影器的选择、使用和维护

1.选择

(1)使用目的。根据不同的使用目的，可以分别选择普通投影器、实物投影器、显微投影器、台式投影器或便携式投影器。

(2)放映环境。遮光条件好的环境可选择亮度稍低的投影器，遮光条件差的环境应选择亮度的投影器。

(3)技术性能。应考虑焦距、光通量、照明均匀率及机械性能等方面。

2.使用

(1)检查准备：

①认真阅读说明书，了解其性能特点和使用要求。

②检查机器是否好无损。

③检查所用电源是否符合要求(220V、50Hz、容量5－10A)。

④确定投影器与银幕的放映位置，做到操作方便，图像大小合适。

⑤检查投影物体是否符合要求，利用透射光成像时，投影物体的厚度不要超过5mm，否则图像无法调清晰。

(2)放映操作。

①接通电源，打开散热开关，检查风扇是否工作，若风扇不转，则不能使用。

②确定风扇正常工作后，打开放映灯泡开关，使灯泡发光。对于镝灯，还要按一下触发器，才能启发光。

③调节放映镜头射出的光斑在银幕上的位置和大小。

④将投影物体放在片门玻璃或载物台上。

⑤调节焦距，使投影到银幕上的图像最清晰。

⑥有色边调节装置的投影器，可利用它清除放映图像四周的色边。

⑦有放映灯泡节换装置的投影器，当一只灯泡损坏时，可利用它切换上另一只备用灯泡，以保证正常放映。

⑧有节约开关的投影器，当放映环境较暗时，可按下它用较低电压供电，以节电并延长灯泡寿命。

⑨有遮光板的投影器，可利用它遮光保护眼睛。

⑩放映完毕，先关放映灯泡，冷却几分钟后再关散热风扇。

(3)维护

①经常用皮囊、软毛刷、软绒布或镜头纸清除机内外的灰尘和污物，并注意保护各个光学部件，不要碰伤和划伤工作台面、镜头及投影反射镜等，不能用一般纸、布擦拭光学部件。

②溴钨灯投影器，放映时应避免搬动或震动，以免损坏灯丝。

③经过检查电路部分的工作情况，使其处于正常状态。

④投影器用完后，应将投影反射镜和放映镜头关闭，以免污染或损坏。

⑤投影器存放时，不可受挤、受压，不可存放在过热、过潮或有有害气体、液体的地方，以免造成零部件变形、生锈或损坏。

(五)银幕

教学中常用银幕的种类和特点：

1.按制作材料分类

(1)布料银幕。布料银幕是直接用白布或在白布上涂上硫酸钡、无光漆、氧化锌或塑料涂料等制成。其特点是：亮度均匀，光线柔和，不易引起视觉疲劳；有效散射角大，亮度系数小；价格低，使用寿命长；适合在遮光条件较好的宽短的放映场地使用。

(2)塑料银幕。塑料银幕是直接用白塑料或在塑料上涂上硫酸钡、无光漆、氧化锌或塑料涂料等制成。其特点与布料银幕基本相同。

(3)橡皮银幕。橡皮银幕是直接用白橡皮或在橡皮上涂上硫酸钡、无光漆、氧化锌或塑料涂料等制成。其特点与布料银幕基本相同。

(4)玻璃微珠银幕。玻璃微珠银幕有反射式和投射式两种。反射式是在纤维幕基上涂上一层白胶漆，再在上面涂一层玻璃微珠制成；透射式是在透明幕基上涂一层玻璃微珠制成。其特点是：对反射式反射系数大，透射系数和吸收系数小；对投射式投射系数大，反射系数和吸收系数小；亮度系数大，有效散射角小，银幕亮度随观察角变化大；成像清晰，彩色还原好；适合在狭长的放映场地使用。

(5)金属银幕。金属银幕在幕上涂上一层反光好的白色金属粉末(如铝粉等)制成。其特点是：反射系数大，透射系数和吸收系数小；亮度系数大，有效散射角小；有的金属粉末(如铝粉)对某些颜色有排斥性，易引起颜色失真；适合在狭长的放映场地使用。

2.按显示方式分类

(1)反射式银幕。反射式银幕有不透光和半透光两种。其特点是：利用反射光观看放映的图像；在幕前放映，在幕前观看，便于讲解，但对观众干扰大；反射系数大，透射系数和吸收系数小；适合在遮光条件较好的放映场地使用。

(2)透射式银幕。透射式银幕一般在幕前和幕后都有遮光装置，以减少外来光的干扰，提高放映质量。其特点是：利用透射光观看放映的图像；在幕后放映，在幕前观看，不便于讲解，但对观众干扰小；透射系数大，反射系数和吸收系数小；适合在遮光条件较差的放映场地使用。

3.按光学性能分类

(1)漫散反射银幕。漫散反射银幕由布料、塑料、橡皮或在其上涂上一层硫酸钡、无光漆、氧化锌或塑料涂料等制成，是幻灯投影教学中最常用的一种银幕。其特点是：反射光向各个方向均匀散射，银幕亮度均匀，随观察角的变化小，有效散射角大；亮度系数与反射系数相等，光线反射柔和，不易引起视觉疲倦；颜色还原好，适合放映各种片；使用寿命长，价格低；适合在遮光条件较好的宽短放映场地使用。

(2)方向性漫散反射银幕。方向性漫散反射银幕表面一般涂有金属粉末或玻璃微珠等，以增大反射系数，提高银幕亮度。其特点是：有效散射角小，反射光集中在较小范围内，银幕亮度随观察角度变化；亮度系数大，反射系数高，透射系数低；对涂有铝粉的幕面，易引起颜色失真；适合有狭长的放映场地使用。

(3)漫散透射银幕。漫散透射银幕在透明或半透明的银幕上涂一层玻璃微珠等透射系数较大的材料制成。其特点是：有效散射角大，银幕亮度均匀，随观察角度变化小；透射系数和反射系数差不多，正、反面观看效果接近；成像清晰，颜色失真小，适合在遮光条件较差的狭长放映场地使用。

(4)方向性漫散透射银幕。方向性漫散透射银幕也是在透明或半透明的幕基上涂上一层玻璃微珠等透射系数较大的材料制成。其特点是：透射系数大，反射系数小；有效散射角小，透射光分布在较小范围内，银幕亮度随观察角变化大；成像清晰，颜色鲜艳；适合在遮光条件较差的狭长放映场地使用。

4.按悬挂方式分类

(1)固定式银幕。固定式银幕是直接固定在墙上，不用拆卸，分为电动和手动两种，用后可将幕卷入筒内保存。其特点是：尺寸较大，使用方便，适合较大的专用放映场地。

(2)活动式银幕。活动式银幕配有三脚架，可随用随挂，用完后将幕卷入卷筒，三脚架收拢存放。其特点是：尺寸较小，机动灵活，适合较小的非专用放映场地。

银幕的选择、使用和维护

1.选择

(1)考虑尺寸大小。银幕有许多不同的储存规格，选择时幕宽一般为放映场地长度的1/5左右。

(2)考虑光学特性。宽短的放映场地选择散漫反射或漫散射银幕。狭长的放映场地选择方向性漫散反射或方向性散漫透射银幕；遮光条件好的放映场地选择反射式银幕，遮光条件差的放映场地选择透射式银幕。

(3)考虑悬挂方式。专用放映场地选择固定式银幕。非专用放映场地选择活动式银幕。

2.使用

(1)将银幕悬挂在适当的位置，保证所有观众都能看清、看全银幕上的图像。

(2)最好使幕面与放映光轴垂直，以免引起梯形、畸形造成画面失真。

3.维护

(1)保持幕面的清洁，如有灰尘可用鸡毛掸子轻拂或用干净纱布蘸水清洗。

(2)幕面上有污垢时，可用碱水清洗；如有黄色水渍，可用漂白液清洗。

(3)不要将银幕放在过热或过潮的地方，以防银幕变质。

(4)银幕不能折叠，不能用手或硬物接触幕面，以防污染或损伤幕面。

(5)用完后将银幕及时卷入卷筒，以保护幕面，延长使用寿命。