Basic Creative Engineering Skills Optische systemen
Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
1
Basic Creative Engineering Skills Optische systemen
In het theater: • Theaterlampen • Projectoren • Camera’s (foto, video, film) In deze les worden achtereenvolgens behandeld: • Eigenschappen van lenzen. • Condensor en objectieven. • Systemen met 1 lens. • Systemen met n lenzen. Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
2
Basic Creative Engineering Skills Lensfouten
Bij beeldvorming door lenzen treden afwijkingen op: Lensfouten of Aberraties: • • • • • •
Sferische aberratie Chromatische aberratie Astigmatisme Beeldveldkromming Distorsie Coma
Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
3
Basic Creative Engineering Skills Sferische aberratie
Bij een lens worden de stralen aan de buitenzijde sterker gebogen dan de stralen in het midden van de lens
Oplossingen: Niet sferische lenzen of gebruik meerdere lenzen Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
4
Basic Creative Engineering Skills Chromatische aberratie
De brekingsindex en dus de afbuiging is afhankelijk van de lichtfrequentie.
Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
5
Basic Creative Engineering Skills Chromatische aberratie
Oplossingen: Gebruik van lenscombinaties, waarbij verschillende glassoorten (verschillende brekingsindices) gebruikt worden (zogenaamde achromaten).
Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
6
Basic Creative Engineering Skills Astigmatisme
Dit is het onvermogen van de lens om alle stralen van een verticaal vlak naar hetzelfde punt te buigen als alle stralen van een horizontaal vlak. Oplossing: Speciale lenzen (anastigmaten).
Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
7
Basic Creative Engineering Skills Oplossen lensfouten
Oplossingen voor lensfouten: • • • •
Combinaties van positieve en negatieve lenzen De kromming van de lenzen aan te passen Combinaties van verschillende glassoorten Verkleinen van de lensopening (diafragma)
De namen doublet en triplet geven aan uit hoeveel afzonderlijke lenzen een kwaliteitslens bestaat. Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
8
Basic Creative Engineering Skills Scherptediepte
Een punt voor of achter het object wordt een vlekje op het beeldvlak => scherptediepte voorwerpsruimte Beeldvlak +
Scherptediepte voorwerpsruimte Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
9
Basic Creative Engineering Skills Scherptediepte
Een punt voor of achter het object waarop is scherp gesteld wordt een vlekje: Scherptediepte is afhankelijk van de effectieve diameter oftewel het F/getal: hoe kleiner dit getal, des te groter de scherptediepte.
Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
10
Basic Creative Engineering Skills
Condensoren en Objectieven
Waar gebruik je in het theater lenssystemen voor: • Verzamelen van zoveel mogelijk licht:
Condensorsystemen • Maken van een beeld:
Objectieven of projectielenzen Lenssystemen bestaan meestal uit meerdere lenzen om aberraties te voorkomen en optimale lichtsterkte te bereiken. Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
11
Basic Creative Engineering Skills Condensorsysteem
Het licht voortbrengend deel van een schijnwerper of projector bestaat uit: • Reflector(en) (meestal sferische reflectoren, soms ellips) • Lamp • Condensorlens (soms in schijnwerper, altijd in projector) (soms 1 lens, vaak 2 of meer) • Infrarood filter (s)
Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
12
Basic Creative Engineering Skills Condensorsysteem
Eigenschappen condensorsysteem: • Door de condensor wordt groot deel van het licht ingevangen. • Door de condensor wordt licht goed over voorwerp verdeeld (gobo of dia). • Door de condensor wordt al het licht naar de projectielens gericht. • De condensor maakt in feite een beeld van de lamp. • Aberraties zijn niet zo belangrijk. Het gaat immers niet om het maken van een afbeelding. Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
13
Basic Creative Engineering Skills Objectieven
Het afbeeldend deel van een schijnwerper of projector bestaat uit 1 of meer (samengestelde) lenzen. Bij zoom-objectieven zijn twee of meer lenzen nodig. Als er sprake is van meerdere lenzen geldt: Vergroting: M = B / O = M1 x M2 O’
O +f1 Oktober 2015
-f2
B Theaterschool OTT-1 Theaterschool OTT-1
14 14
Basic Creative Engineering Skills Objectieven
Je kan een samenstel ook zien als één lens. • De lensformule geldt: 1 / fs = 1 / vs + 1 / bs
+
bs
-
O vs
Oktober 2015
fs
Theaterschool OTT-1
15
Basic Creative Engineering Skills Objectieven
Voor de brandpuntsafstand van een samenstel geldt: 1
f1 . f2 fs = f1 + f2 - d
+
als d=0
= fs
1 +
f1
f2
-
d
f2
f1
Oktober 2015
1
Theaterschool OTT-1
16
Basic Creative Engineering Skills Loep en PC
+
+
Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
+
17
Basic Creative Engineering Skills Zoomlens
Er geldt: f1 . f2 fs = f1 + f2 - d
- effectieve f afhankelijk d - scherpte afhankelijk positie samenstel
f1
Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
f2
18
Basic Creative Engineering Skills Vraagstuk
Een gobo met diameter 10 cm wordt in situatie (1) op 5 m afgebeeld met een diameter van 3 m. • Bereken de vergroting M(1) en de effectieve brandpuntafstand f (1) van het lenzenstelsel. In situatie 2 wordt dezelfde gobo op 10 m afgebeeld met een diameter van 3m. • Bereken de vergroting M(2) en de effectieve f (2). Er geldt: d(1) = 17,10 cm d(2) = 31,05 cm. • Wat is f1 en wat is f2 ? Oktober 2015
Theaterschool OTT-1
f
f2
1
19