照度ムラをなくしたい

質問

映写機を改造しています。光源にハロゲンをつかってますが、
ダイレクトで光をレンズにいれると映像が照度ムラのせいで
周辺がくらくなってしまいます。間にレンズをはさんだりして
やっていますがいまいちです。
何かいいアイデアありませんか？

回答No.6

noname#11476 · ベストアンサー

まず蛍光灯などは単位面積あたりの光量が少ないので厳しいです。
手軽に手に入るものとしてはハロゲンランプが一番良いです。

突貫で手持ちのレンズを使って行おうとする場合は、まず光源とフィルム面までの距離が変えられないと、手持ちのレンズの焦点距離でちょうど良い位置には出来ません。
始めに均一な照明を作って、その均一な照明の面がフィルム面に来るようにすればよいでしょう。

一段目のコンデンサーレンズはかなり分厚い凸レンズになります。
通常売られているような虫眼鏡程度ではかなり暗い光量になるでしょう。
一段目のレンズの距離を調節して、ハロゲンランプの像を反対側に作ります。
レンズの位置を光源から遠ざけると光源の像は小さくなります。
次にその像の位置か少し手前に二つ目のレンズを配置します。
このとき象の大きさよりもレンズの大きさのほうが大きくないといけません。
そうすると、第一の光源の像より遠くでは単純に光が広がっていたものが集光するようになります。
うまく集光しない場合は、第一のレンズと第二のレンズの距離が近すぎるのです。
この場合は、第一のレンズを光源から遠ざけて第二のレンズもそれにあわせて遠ざけます。

このようにして調節していき、第二のレンズ以降の光を見ると、ちょうど均一になる位置があるはずです。
その位置にフィルムが来るようにすればよいのです。
均一な照射面の大きさは、やはり第一のレンズと光源の位置を変えることで調節します。（同時に第二のレンズの位置も変える）

しかしながら、手持ちのレンズ次第で得られる光量は異なり、最適な設計には計算が必要となります。

ではがんばってください。

回答No.5

ikkyu3

No.2のものです。
わたしも昔８ｍｍをとりましたので、同じことをしております。
元の映写電球を使うのが最もよさそうですが、使われないのは、やはり照度にむらがでるからでしょうか。
８ｍｍは、フィルムが比較的光源に対して小さいですから、距離を調整して光源の像が映写レンズの瞳の位置辺りで結像させても良いかもしれません。

照度むらの他の原因としては、映写レンズとスクリーンの性能も関係しますので参考に書いてみます。

映写レンズは、近くに大きな像を結ばせようと短焦点レンズを使うと周辺光量がかなり小さなものがあります。長焦点のレンズが良いと思います。

スクリーンは、単純な平面では画面の周辺に行くほど反射角度が外に向きますから暗くなります。
映画専用のスクリーンを使用されるとよいです。

回答No.4

noname#11476

補足です。（書くのを忘れていました）

ケーラー照明で周辺光量の低下を抑える方法は、先に述べた一段目のレンズにコンデンサーレンズを使う以外に、第二レンズにディストーション（歪曲）という収差をわざと持たせるという設計をします。
これによりかなり周辺光量の低下は抑えられ、±２％程度までの均一性が得られることとなります。

では。

補足

いろいろありがとうございます。８ｍｍを分解して光源のところを
白色蛍光灯や、LEDなどに変えていろいろやっているのですがまだ
外周部が黒くでてしまいます。（８ｍｍ映像をDIGITALVIDEOに撮っています。）間に、凸レンズなど不要なカメラを分解したものからはずして
いろいろはさんでみたんですが、うまくいきません。。。
ちゃんとした距離など計算して出さないとだめなのでしょうか。。
挑戦しています。

回答No.3

noname#11476

まずどの程度の均一性が要求されるのかにより照明方法が変わります。
簡易的にはクリティカル照明という方法でも良いのですが、光量分布が出来やすいのが欠点です。

一般には、映写機などはケーラー照明を使います。うまく設計すると多少周辺部は暗くなりますが、それでも±２％程度の均一性は得られます。
なお、普通はこの二つ目のレンズを出た光は平行光線にはなりません。

これ以上の均一性を要求する場合は、インテグレータと呼ばれる光学系を間に入れて更に均一性を高くします。
インテグレータではロッドインテグレータ、フライアイレンズとインテグレータレンズの組み合わせ（フライアイインテグレータと呼ばれることもあります）などを使用します。
これらのインテグレータで光源を一度複数個に分割してその後ケーラー照明光学系で照明します。
こちらのほうは各光源ごとに平行光線となり、複数の平行光線が被照明物体上で一つに合成されるという形になることが普通です。

ケーラー照明ですが、基本的に一つ目のレンズ（又はレンズ群）で二つ目のレンズ近辺に光源像を作り、それを二つ目のレンズで集めて高原の一つ一つの点が、被照明面（フィルム面）全体にあたるようにします。
図は、
http://www.geocities.co.jp/Hollywood-Studio/7057/mame5/integrater.htm
のような感じです。

均一性をあげた大掛かりな照明になると、
http://www.lensya.co.jp/002/jireishu.htm
のような構成になります。

なお、注意点は使用するレンズは、一段目のレンズが一枚の時にはコンデンサーレンズと呼ばれるレンズを使わないと、特に周辺光量での光量減少が著しいのでその点注意が必要です。
コンデンサーレンズはレンズを通った後の光の分布がなるべく均一になるようにレンズ形状を最適化してあるため、普通のレンズよりは周辺光量低下が少なくなります。

では。

回答No.2

ikkyu3

フィルムを透過する光束の密度を平均に、かつ平行光線にする必要があります。
集光式にするか、散光式にするか、両方の併用になります。

普通の映写機用は、効率を重視して集光式にすることが一般だと思います。
この光源は、点光源を平行な光線に変えるために、ランプ自体に凹面鏡を付けて（焦点の位置にフィラメントが来る）あるか、それが無いときは、フイルムとランプの間にコンデンサレンズ（凸レンズ）を入れます。

散光式にするなら、ランプとフィルムの間に擦ガラスを入れることが考えられます。これだけでは、やはり周辺が暗くなると思いますから、コンデンサレンズも併用した方が良いでしょう。

現在、このようになっているときは、もう少し強化してはいかがでしょうか。

コンデンサレンズは、フレネルレンズでも良いと思いますが、ランプの熱による温度に注意する必要が有ります。

回答No.1

chichimania

細かな状況が良くわかりませんが光が拡散しないように
光ファイバーなんか使ったらどうですか？
光ファイバーでレンズ全体に均一に光を当てれば照度ムラは
解消できると思いますが。。。
この方法だとあまり大きなレンズには対応できませんけど。