Отраженный свет в интерьере


Светодизайн в интерьере: базовые понятия светодизайна

Роль света в формировании пространства сложно переоценить. Правильно выстроенное освещение способно визуально трансформировать объём пространства, не затрагивая конструкцию и архитектуру. Неправильное же освещение может уничтожить на корню всю задумку дизайнера.

Светодизайн — искусство управлять светом. Задача светодизайнера — создать привлекательное и комфортное пространство, учесть взаимодействие с окружающей средой, продумать воздействие на эмоции и настроение человека. Это искусство основывается на научном понимании физических аспектов света, принципах устройства и работы источников света.

В работе светодизайнер опирается на 3 базиса: эстетическое восприятие, эргономический аспект и энергоэффективность.

Сегодня светодизайн — пользующееся популярностью направление. До XVIII века в распоряжении людей были только солнечный, лунный и свет огня. И это не мешало создавать потрясающие произведения архитектуры и дизайна интерьеров. В настоящее время у светодизайнеров огромный выбор световых приборов и источников света для решения практически любых задач.

Современные светодизайнеры способны создавать удивительные иллюзии, изменять восприятие пространства, усилить и подчеркнуть детали. Они заботятся о красоте и стиле интерьеров и экстерьеров, учитывают безопасность и энергоэффективность проектов.

Светодизайн — сложная и многогранная наука, которая всегда находится в связке с творчеством и искусством. Попробуем разобраться в основах этого направления и особенностях правильного планирования света в интерьере.

Типы освещения

Тип 1: основное (общее) освещение. Цель — обеспечить достаточное количество света в помещении, отобразить общую концепцию дизайна помещения. Реализовать основное освещение можно с помощью люстр, подвесных, накладных и встроенных осветительных приборов.

Тип 2: акцентное освещение. Оно создает атмосферу и законченный вид в помещении. Акцентирующий свет используют при необходимости показать зрителю «контент» интерьера, сформировать представление о пространственном расположении объектов. С его помощью подчёркивают объекты: вазы, статуэтки и другие заслуживающие акцента предметы.

Тип 3: локальное освещение. Такой свет используют для решения функциональных задач: создания комфортных условий для чтения, работы или приготовления пищи. Для этого встроенные над рабочей зоной светильники, настольные светильники, бра или напольные торшеры.

Типы распределения светового потока

Прямой свет. Световой поток исходит от излучателя и направлен на место, которое должно быть освещено. Примером светильников прямого света можно назвать прожекторы, споты, даунлайты, подвесные светильники, световой поток которых направлен в определенную сторону (к примеру, в интерьерах в стиле лофт и минимализм) или потолочные. Они обеспечивают необходимый уровень освещенности на поверхности, не засвечивая остальное пространство.

Рассеянный свет. Мягкий и ровный, он снижает уровень контрастности и минимизирует тени. Тот свет, который не имеет ни направления, ни источника, подходит под определение рассеянного света, но в реальном мире такого света не может быть. Поэтому рассеянным называют неяркое, нерезкое освещение. Создать такой свет в помещении помогут некоторые виды люстр, потолочных и настенных светильников.

Отражённый свет. Отражённый свет получается при преломлении луча, который направлен на стены, пол или потолок. Такой вид света наиболее естественный и мягкий. Производители создают светильники, которые светят только отраженным светом, но бывают модели, сочетающие прямой и отраженный свет. В зависимости от задачи можно выбрать себе наиболее подходящий вариант.

Виды освещения

Естественный свет. Его источники — солнечные лучи и рассеянный свет небосвода. Спектральный состав солнечных лучей благотворно влияет на эмоциональное состояние человека. Использование этого вида освещения, работая над проектом помещения — одна из задач светодизайнера.

Искусственный свет. Основной задачей источников искусственного света в дизайне помещения является создание комфортного уровня освещения при дефиците солнечных лучей. Современными источниками искусственного света чаще всего являются лампы. Направляют свет светильники. Использование определённых источников света может создать подобие естественного освещения.

Комбинированный свет. Вариант, когда естественное освещение дополняется искусственными источниками света. Это повысит освещённость в нужных участках комнаты и создаст комфортную обстановку.

Используйте естественный свет там, где это возможно. Комбинируйте освещение для достижения красоты и комфорта.

Ключевые правила светодизайна интерьеров

Итак, мы разобрались с основными понятиями дизайна света в квартире и видами освещения. Но как же их правильно организовать и применить на практике?

Профессиональные светодизайнеры интерьеров разработали общую концепцию, где фундаментальным понятием служит свет и его значение в жизни человека.

Свет, чтобы жить. Свет жизненно необходим всем. Он поддерживает способности организма и течение физиологических процессов. Эту роль выполняет естественное освещение, поэтому оно стоит на вершине световой пирамиды.

Свет, чтобы видеть. Свет необходим нам, чтобы ориентироваться в пространстве в темное время суток — не сталкиваться друг с другом в коридоре, не наступать на лапу собаке и безопасно перемещаться по дому. Здесь в игру вступает искусственный свет.

Свет, чтобы работать. Речь идет о том свете, который необходим для чтения, письма, приготовления пищи и других ежедневных действий, без которых человек не представляет своей жизни.

Свет, чтобы чувствовать. Освещение выступает в роли декоративного элемента интерьера. С помощью света в интерьере появляется возможность акцентировать внимание на деталях, менять пространство и воплощать в жизнь смелые дизайнерские решения. Приятная атмосфера комнаты и благоприятное эмоциональное состояние — заслуга грамотно спроектированного освещения.

В последнее время стало модно и удобно создавать световые сценарии. Это стало возможным благодаря современным технологиям, которые позволяют управлять освещением, настраивать различные сценарии для определенных задач или требуемых условий (просмотр ТВ, чтение книг, прием гостей, вечерника и т. п.). Это отдельная и интересная тема.

В статье обозначены общие понятия, касающиеся вопроса светодизайна. Подписывайтесь на наш блог, чтобы быть в курсе особенностей планирования освещения.

Важность освещения в дизайне интерьеров | Руководства по дому

Тим Андерсон Обновлено 10 декабря 2018 г.

Освещение в доме меняет настроение комнаты так же, как и воспринимаемый размер комнаты. Размещение и тип - важные аспекты дизайна интерьера, и они работают в сочетании с выбором цвета, размером комнаты, наличием естественного света и выбором мебели. Элементы, которые объединяются при правильном освещении, превращают комнату в гармоничное сочетание функциональности и стиля.

Управление цветом

Использование освещения может добавлять или уменьшать общие цвета комнаты или только тех поверхностей, которые свет должен усилить. Более темные цвета делают комнату меньше и теснее, а светлые стены - наоборот. Иллюзию пространства создает свет, отражающийся от поверхностей стен. Некоторые типы освещения помогают с этой иллюзией, дополнительно освещая стены. Кроме того, направленное освещение, такое как трековый светильник, может смягчить цвет стен.Также имеется утопленное освещение для банок, которое имеет мягкое направленное вниз свечение, освещающее пол, а не стены. В отличие от светильников, подвешенных в центре комнаты, которые обеспечивают естественное освещение, или настенного освещения. В обоих случаях это может повлиять на то, насколько светлым или темным может быть цветной участок.

Направленное освещение

Освещение в комнате либо обеспечивает освещение всей комнаты, либо выделяет отдельные элементы. Освещение дорожек - прекрасный пример позиционного освещения.Подвешенные к потолку регулируемые горлышки и лампы можно направить на определенные элементы, такие как настенная живопись, ваза с цветами на столике в прихожей, барной стойке или кухонном острове. Также подумайте о том, чтобы закрепить их на стенах. Специальные рамы для картин и зеркал также имеют встроенную подсветку, чтобы выделить определенные области на стене. Утопленное освещение можно использовать в полах и потолках для создания вертикальных лучей света, в отличие от общего свечения от центральных осветительных приборов, свисающих с потолка.

Функциональность

Одна из основных функций освещения в интерьере - функциональность. Освещение должно служить определенной цели, иначе оно просто расходует электроэнергию. Люстры используются не только в больших открытых фойе, подъездах и комнатах из-за их центрального тематического размещения, но и потому, что они обеспечивают отличное освещение комнаты. Настенные светильники визуально увеличивают длину и размер прихожей, а также освещают путь. Обдумайте, какой стиль освещения вы хотите получить, чтобы получить наилучшее направленное или люминесцентное освещение для данной обстановки.Обратите внимание на освещение для конкретных задач для столов и других рабочих зон, где функциональность важнее общего освещения комнаты.

Space

И естественное, и искусственное освещение помогает создать иллюзию пространства. Для более темной комнаты найдите способы внести больше естественного света полного спектра. Если в комнате не будет достаточного освещения, будет тесно. Ситуация усугубляется расположением мебели в непосредственной близости, например журнальным столиком, торцевым столиком, диваном, стулом и комбинациями кресел для влюбленных в меньшем помещении.Угловые лампы, настенные бра и центральные светильники на потолке помогут украсить комнату, если естественное освещение недоступно, и помогут создать визуально большее пространство. Это касается любой обстановки - дома или офиса. Естественное освещение предпочтительнее искусственного освещения, потому что оно лучше отображает цвета и увеличивает визуальное пространство комнаты, отражаясь от отражающих поверхностей. Если вам нужно больше естественного света, подумайте о мансардных окнах или больших окнах, или используйте прозрачные шторы и занавески, чтобы обеспечить максимальное количество света из ваших текущих окон.

.

7 ключевых шагов в процессе проектирования освещения

Процесс структурированного проектирования

Для достижения наилучшего общего результата в осветительной установке важно избегать стремления сразу к выбору светильника до более широкого определения того, что требуется от системы. Избежать этого помогает использование структурированного процесса проектирования.

7 ключевых шагов в процессе проектирования освещения (фото: webstaurantstore.com)

Ключевые шаги в процессе проектирования:

  1. Определить требования
  2. Определить способ освещения
  3. Выбрать осветительное оборудование
  4. Рассчитайте параметры освещения и при необходимости скорректируйте дизайн
  5. Определить систему управления
  6. Выбор светильника
  7. Осмотрите установку после завершения
    (и, если возможно, через несколько месяцев после занятия, чтобы определить, что сработало, а что нет.Это единственный способ накопить опыт и применить его к будущим проектам)

Пять начальных этапов более подробно рассматриваются в следующих строках.


1. Определение требований

Это включает получение полного понимания , для чего предназначена осветительная установка . Сюда входят:

  • Требования к задаче?
  • Настроение пространства
  • Отношение к форме помещения
  • На что обратить внимание
  • Что скрыть
  • Направление света
  • Взаимодействие дневного света

Вернуться к индексу ↑


2.Определить способ освещения

На этом этапе рассматривается , как должен доставляться свет , например будет ли он утопленным, поверхностным, прямым или непрямым, или будет использоваться верхнее освещение, и его основные характеристики, например будет ли это призматический, низкой яркости или мягкий свет.

На данном этапе следует рассмотреть возможность использования дневного света , чтобы свести к минимуму потребность в искусственном освещении.

Вернуться к оглавлению ↑


3.Выбрать осветительное оборудование

После выбора метода освещения можно выбрать наиболее подходящий источник света, а затем - светильник.

При выборе источника света необходимо учитывать следующие атрибуты:

  • Световой поток (люмен)
  • Общая входная мощность
  • Эффективность (люмен на ватт)
  • Срок службы
  • Физический размер
  • Поверхностная яркость / блики
  • Цветовые характеристики
  • Электрические характеристики
  • Требования к ПРА
  • Совместимость с существующей электрической системой
  • Пригодность для эксплуатации

На выбор светильника влияет ряд факторов:

  • Характеристики источника света и ПРА
  • КПД светильника (% светоотдачи лампы, выходящей из светильника)
  • Распределение света
  • Контроль бликов
  • Отделка и внешний вид
  • Размер
  • Доступность компонентов для обслуживания
  • Способность работать в неблагоприятных условиях эксплуатации
  • Эстетика
  • Управление температурой

Вернуться к индексу ↑


4.Рассчитать параметры освещения

Методы расчета освещения делятся на три большие категории:

  1. Ручные методы расчета
  2. Трехмерное моделирование
  3. Визуализация

Для этих расчетов коммерчески доступны фотометрические данные для источников света и светильников.


4.1 Ручные методы расчета

Существует широкий спектр методов ручного расчета для расчета различных аспектов освещения .К ним относятся сложные методы расчета освещенности от самых разных форм светящихся объектов. Большинство из них теперь заменены компьютерными программами (проверьте наши бесплатные программы).

Метод светового потока был основой внутреннего освещения и до сих пор используется как быстрый и относительно точный метод расчета внутренней освещенности.

Метод Люмена рассчитывает средней освещенности на определенном уровне в пространстве , включая поправку на свет, отраженный от внутренних поверхностей комнаты.Метод расчета включает набор допущений, которые, если им следовать, дают разумную визуальную среду.

Недостаточное внимание к предположениям приведет к плохим результатам .

Основные допущения:

  • Все светильники в помещении одинаковые и имеют одинаковую ориентацию
  • Светильники не имеют направленного распределения и направлены прямо на пол
  • Светильники расположены на потолке равномерным массивом и имеют одинаковую монтажную высоту
  • Светильники размещены на расстоянии меньше максимального отношения расстояния к монтажной высоте, указанного в таблицах коэффициентов использования

Средняя освещенность, создаваемая осветительной установкой, или количество светильников, необходимых для достижения определенной средней освещенности, может быть рассчитано с помощью коэффициентов использования (UF) , где UF - это отношение общего потока, получаемого удельной поверхности к общему световому потоку установки.


Формула люмена по методу //

Среднюю освещенность E (h) над контрольной поверхностью s можно рассчитать по формуле «люмен-метода».

где:

  • F - начальный световой поток лампы (люмен)
  • n - количество ламп на светильник
  • N - количество светильников
  • LLF - коэффициент суммарных световых потерь
  • UF (s) - коэффициент использования эталонной поверхности s выбранного светильника

Коэффициенты использования могут быть определены для любой поверхности или расположения светильников.За символом «UF» обычно следует , за которым следует дополнительная буква в скобках для обозначения поверхности, например, UF (F) - коэффициент использования для полости пола. и UF (W) - коэффициент использования. для стен .

Факторы использования на практике рассчитываются только для систем общего освещения с регулярными массивами светильников и для трех основных поверхностей помещения. Самая высокая из этих поверхностей, поверхность C (для полости потолка) , представляет собой воображаемую горизонтальную плоскость на уровне светильников, имеющую коэффициент отражения, равный отражательной способности полости потолка.

Самая низкая поверхность, поверхность F (для полостей пола), представляет собой горизонтальную плоскость на нормальной рабочей высоте (т. Е. Высоте стола), которая часто принимается равной 0,85 м над полом .

Средняя поверхность, поверхность W (для стен) , состоит из всех стен между плоскостями C и F.

Хотя дизайнер освещения может рассчитать коэффициенты использования, компании по освещению публикуют коэффициенты использования для стандартных условий для своих светильников.Стандартный способ представления показан ниже. Чтобы использовать эту таблицу, необходимо знать только индекс помещения и эффективную отражательную способность трех стандартных поверхностей (полость пола, стены и полость потолка).

Расчет индекса помещения


Указатель номеров //

Индекс комнаты - это мера углового размера комнаты и отношение суммы площадей в плане поверхностей F и C к площади поверхности W.Для прямоугольных комнат индекс комнаты равен:

.

Где:

  • L - длина помещения
  • W - ширина помещения
  • Н м - высота светильника плоскости над горизонтальной плоскостью отсчета.

Если комната является входящей по форме, , например, L-образной , то она должна быть разделена на две или более не входящие секции, которые можно рассматривать отдельно.

Отношение расстояния к монтажной высоте (SHR)

Отношение расстояния к монтажной высоте (SHR) - это расстояние между светильниками, деленное на их высоту над горизонтальной базовой плоскостью .

Влияет на равномерность освещенности в этой плоскости . При определении таблиц УФ для номинального отношения расстояния к высоте SHR NOM также вычисляется максимальное отношение расстояния к высоте SHR MAX светильника, которое не должно превышаться, если однородность должна быть приемлемой.

Вернуться к параметрам освещения ↑


4.2 Трехмерное моделирование
Рабочая плоскость DIALux

Хотя можно было рассчитать яркость всех поверхностей в помещении, расчеты были чрезвычайно трудоемкими и могли быть оправданы только в самых особых случаях. Однако с появлением компьютерного моделирования позволило более гибко подходить к дизайну освещения и значительно увеличило объем информации, доступной проектировщику.

В отличие от метода Люмена, программы освещения позволяют дизайнеру освещения расширить допущения:
  • Можно использовать смесь светильников
  • Светильники больше не нужно располагать в виде регулярного массива
  • Моделирование направленных светильников
  • Можно учесть большое количество точек расчета для получения значимого расчета однородности
  • Освещенность и яркость всех поверхностей можно рассчитать

Это дает дизайнеру по свету лучшее понимание того, что происходит в комнате.

Тем не менее, за последние 80 лет были проведены обширные исследования, опыт и документация, которые развили нынешнее представление о соответствии различных уровней освещенности различным задачам и функциям.

Хотя существует некоторое общее понимание необходимости соответствующего распределения яркости в вертикальной плоскости, у многих дизайнеров мало информации, опыта или понимания, чтобы определить:

  • Какой должна быть светимость поверхностей в разных ситуациях
  • Какая приемлемая равномерность яркости
  • Должна ли быть максимальная однородность яркости
  • Какая желаемая градация по яркости
  • В какой момент распределение яркости стены недопустимо

При использовании программы расчета освещения важно, чтобы на выходе регистрировались тип используемого светильника, расположение светильников, предполагаемый световой поток лампы, коэффициент потерь света и точки прицеливания.Если это не записано, у вас есть прекрасная картина установки и нет возможности воплотить ее в жизнь.

Вернуться к параметрам освещения ↑


4.3 Визуализация

Это программы, которые создают перспективную визуализацию пространства с уровнями детализации , которые варьируются от блочного представления пространства до визуализации фотографического качества, в зависимости от сложности программы и уровня детализации интерьера. поступил.

Программы делятся на два основных типа:

  • Расчет переноса магнитного потока или излучения
  • Расчеты трассировки лучей

Основное различие в заключается в том, как они интерпретируют свет от отражающих поверхностей .

Поверхность Ламберта представляет собой идеальный рассеиватель, в котором свет отражается во всех направлениях, независимо от угла падения света, так что независимо от угла обзора поверхность имеет одинаковую яркость. Зеркальная поверхность - это зеркальная поверхность, где угол отражения света такой же, как и угол падения.

Слева: ламбертовская поверхность; В центре: зеркальная поверхность; Справа: полузеркальная поверхность

Реальная поверхность представляет собой комбинацию обеих поверхностей (полузеркальная) и имеет как зеркальные, так и диффузные характеристики.Некоторые материалы более зеркальные, а другие более рассеянные.

Программа передачи потока или излучения обрабатывает все поверхности как диффузные или ламбертовские поверхности, в результате их рендеринг имеет тенденцию выглядеть плоскими с мягкими тенями. Это будет иметь тенденцию переоценивать единообразие. Трассировка лучей отслеживает отдельные лучи света от источника к глазу, когда они отражаются от поверхности к поверхности по комнате. В результате трассировка лучей может учитывать зеркальный компонент поверхностей.

Некоторые программы вычисляют всего освещения путем трассировки лучей , в то время как другие вычисляют пространства на основе передачи потока и имеют наложение трассировки лучей определенных областей для улучшения качества визуализации. При добавлении трассировки лучей на полированных поверхностях добавляются отражения, а тени становятся более резкими.

Программы визуализации - полезный инструмент при презентации дизайна, как инструмент дизайнера, позволяющий проверить, соответствует ли дизайн его собственной визуализации пространства, и смоделировать конкретные световые решения.Программы по-прежнему являются инструментами расчета, а не программами проектирования.

Программы могут показать проектировщику, как будет работать конкретный проект, но они не могут надежно использоваться для оценки приемлемости проекта.

Независимо от формы вывода визуализации, важно, чтобы программа предоставляла адекватную информацию, позволяющую построить и проверить проект освещения.

Вывод должен включать:

  • Информация по установке - тип и расположение всех светильников и информация о прицеливании.Следует указать сведения о лампе, а также конкретный каталожный номер фотометрического файла, который использовался.
  • Технические параметры света - освещенность, однородность и другие параметры, которые были рассчитаны для достижения дизайна.
  • Информация о проверке - подробные сведения, позволяющие проверить расчет освещения. Это должно включать в себя тип светильника, фотометрический файл, принятые коэффициенты отражения поверхности, коэффициенты световых потерь, световой поток ламп, а также места установки и наведения.

Вернуться к параметрам освещения ↑ | Вернуться к индексу ↑


5. Определить систему управления

Оптимизация энергосберегающего освещения (фото: OSRAM)

На эффективность и эффективность любой осветительной установки в такой же степени влияет система управления, как и выбранные источники света и приспособления.

Обратите внимание на:

  • Предоставление нескольких переключателей для управления количеством ламп , которые загораются одновременно.Использование одного выключателя для включения всего света в большой комнате очень неэффективно.
  • Размещение переключателей на выходах из комнат и использование двустороннего переключения для стимулирования выключения света при выходе из комнаты.
  • Использование «умных» выключателей и светильников , которые используют датчики движения для автоматического включения и выключения света. Они полезны в редко используемых помещениях, где по ошибке можно оставить включенным свет, или для пожилых людей и инвалидов.

    Убедитесь, что у них есть встроенный датчик дневного света , чтобы свет не включался без надобности.В большинстве ситуаций предпочтительны модели, которые должны включаться вручную и выключаться автоматически, но с ручным управлением. Имейте в виду, что датчики потребляют некоторую мощность постоянно, от до 5 Вт или даже 10 Вт в некоторых случаях.

  • Использование таймеров , контролирует дневное освещение и датчиков движения для автоматического включения и выключения наружного охранного освещения. Элементы управления особенно полезны для мест общего пользования, таких как коридоры, коридоры и лестничные клетки, в многоквартирных домах.
  • Использование освещения на солнечной энергии для садового и охранного освещения.
  • Использование регуляторов яркости для ламп накаливания (включая галогенные). Это может сэкономить энергию, а также продлить срок службы лампы. Большинство стандартных люминесцентных ламп не могут быть затемнены, но доступны специальные диммеры и лампы. Если лампы должны быть затемнены, важно убедиться, что используется правильное оборудование, особенно при модернизации более энергоэффективных ламп.

Вернуться к индексу ↑


6.Выбор светильника

К характеристикам светильника следует относиться так же тщательно, как и к его стоимости. В долгосрочной перспективе хорошо спроектированный, хорошо сконструированный светильник будет дешевле, чем некачественный светильник; и отличительными чертами светильника хорошего качества являются:

  • Прочная механическая и электрическая конструкция и прочная отделка
  • Надлежащее экранирование ламп высокой яркости для минимизации дискомфорта и ослепления
  • Надлежащий отвод тепла для предотвращения перегрева лампы, электропроводки и вспомогательного оборудования
  • Высокая светоотдача при соответствующем распределении света
  • Простота установки, очистки и обслуживания

Вернуться к оглавлению ↑

Справочная информация // Основы эффективного освещения - Справочное руководство для обучения принципам эффективного освещения - Национальные рамки энергоэффективности

,

Köhler Illumination - Köhler Illumination в отраженном свете

В светлопольной микроскопии отраженного света правильное использование двух переменных диафрагм, показанных на рис.1, апертурной ирисовой диафрагмы (ближе к источнику света) и полевой ирисовой диафрагмы (ближе к образцу) ), позволяют использовать очень желаемое освещение Келера.

Эти диафрагмы находятся напротив их соответствующих положений в проходящем свете, теперь апертурная диафрагма находится ближе к источнику света.Такое освещение обеспечивает яркий свет, равномерно рассеянный по плоскости поля зрения сфокусированного образца. Освещение Köhler обеспечивает безбликовый свет, используя максимальную долю числовой апертуры объектива, что обеспечивает хороший контраст и разрешение.

Важно отметить, что в этих системах отраженного света объектив выполняет двойную функцию: на спуске - как согласованный, хорошо скорректированный конденсатор, правильно выровненный; на подъеме в качестве формирующего изображение объектива в обычной роли объектива, проецирующего несущие изображение лучи на окуляр.В системе проходящего света смена объектива требует регулировки числовой апертуры конденсора, чтобы она соответствовала таковой у нового объектива. Однако в отраженном свете числовые апертуры объектива и конденсора меняются одновременно с новым объективом. Сопряженные плоскости аналогичны тем, которые описаны для проходящего света, при этом изображения источника света формируются в задней фокальной плоскости объектива и в пределах отверстия диафрагмы апертурной диафрагмы. Это позволяет снизить сложность установления условий освещения Келера в микроскопии отраженного света.

Функция освещения Келера (помимо обеспечения равномерно рассеянного освещения) заключается в том, чтобы обеспечить превосходное разрешение и хорошую контрастность объектива, даже если источником света является лампа накаливания с катушкой. Апертурная ирисовая диафрагма регулирует угол падения света на образец с любого азимута в полном конусе в отраженном свете в светлом поле. Числовая апертура объектива определяет угол света, который может быть «уловлен» при отражении от образца.При прочих равных условиях, чем выше числовая апертура, тем лучше разрешение объектива, т.е. тем лучше объектив способен четко различать мелкие детали, расположенные близко друг к другу. Вертикальный осветитель системы содержит апертурную ирисовую диафрагму, поэтому задняя часть самого объектива не должна быть закрыта.

При освещении Келера система устроена (рис. 2) так, что изображение катушки накала лампы фокусируется в плоскости апертурной ирисовой диафрагмы; он также находится в фокусе в задней фокальной плоскости объектива.Предполагая, что на световом пути осветителя нет матового фильтра, когда окуляр снят, изображение нити лампы можно увидеть на задней части объектива. В большинстве систем внешняя часть корпуса лампы имеет набор центрирующих винтов (рис. 3), которые позволяют центрировать нить накала лампы, перемещая нить в направлении север-юг или восток-запад. Кроме того, закрытие или открытие апертурной ирисовой диафрагмы можно наблюдать в задней фокальной плоскости объектива, как описано выше.

Полевая ирисовая диафрагма сопряжена (предварительно сфокусирована) с сфокусированным образцом, промежуточной плоскостью изображения в плоскости неподвижной диафрагмы окуляра и сетчаткой глаза.

Микроскопия в отраженном свете вызывает растущий интерес, особенно в связи с ее возрастающей полезностью в флуоресцентной микроскопии . Быстро растущая полупроводниковая промышленность также привела к увеличению использования микроскопов отраженного света, которые по-прежнему очень полезны в классических приложениях, таких как металлография, петрография руд и исследования материалов.

На практике образец сначала фокусируется объективом со средним увеличением, обычно 10-кратным, и апертура предварительно сфокусированной полевой диафрагмы закрывается до тех пор, пока он не станет видимым на периферии поля обзора. Если полевая ирисовая диафрагма не отцентрирована, центрирующие винты на вертикальном осветителе используются для перемещения частично закрытого отверстия диафрагмы в центр поля. Затем диафрагму открывают до тех пор, пока она не исчезнет из поля зрения или из области, очерченной рамкой пленки на микрофотографической сетке.Затем нить лампы центрируется и фокусируется (если это не было сделано на заводе), а апертурная диафрагма настраивается на оптимальный контраст образца и качество изображения. Эти шаги подробно обсуждаются в разделах ниже.

Регулировка микроскопа отраженного света
для освещения по Келеру

Окуляры и полевая диафрагма

  • Выберите образец с высокой степенью отражения, чтобы максимально увеличить количество света, отраженного обратно в объектив во время первоначального Келлера. шаги настройки освещения.Идеальный выбор - это интегральная схема на кремнии с высокой отражающей способностью, кусок отполированного металла или гладкая металлическая тонкая пленка. Образец должен обладать некоторой степенью детализации или текстуры, которые можно использовать для определения фокальной плоскости образца.
  • Поместите отражающий образец на предметный столик и активируйте источник света, который обычно представляет собой вольфрамово-галогеновую лампу, помещенную в корпус лампы, подобный тому, который показан на рисунке 3. Поверните револьверную головку, чтобы установить объектив средней мощности, например, 10x лицом к образцу.Если колба работает правильно, небольшой световой круг диаметром около 3 миллиметров должен проецироваться объективом на поверхность образца.
  • Наблюдая за объективом и образцом, используйте ручку грубой фокусировки, чтобы поднять предметный столик до тех пор, пока он не окажется на пару миллиметров ниже передней линзы объектива. Будьте очень осторожны, чтобы не засовывать образец в переднюю линзу объектива. Затем, наблюдая за образцом через окуляры, медленно опускайте столик (сначала) с помощью ручки грубой, а затем тонкой фокусировки, пока детали образца не станут резкими.Если точка фокусировки пропущена, начните заново с немного меньшим расстоянием между передней линзой объектива и образцом. Во многих случаях легче найти правильный фокус, если образец движется, пытаясь установить фокус. Для этого либо вращайте круговой предметный столик на 360 градусов, либо используя механические ручки предметного столика, перемещая образец вперед и назад в поле обзора.
  • Отрегулируйте межзрачковое расстояние на бинокулярных микроскопах, как только образец окажется в резком фокусе. Диоптрийная коррекция на каждом окуляре также должна быть сделана в это время.
  • Многие поляризационные микроскопы и микроскопы с дифференциальным интерференционным контрастом (ДИК) оснащены круговыми градуированными столиками, которые вращаются на 360 градусов вокруг оптической оси микроскопа. Эти микроскопы обычно оснащены индивидуальными регулировками (с помощью установочных винтов в револьверной головке) для каждого объектива, что позволяет сделать оптическую ось объектива концентричной с оптической осью микроскопа.Перед продолжением рекомендуется выполнить эту настройку.
  • Следующим шагом является регулировка полевой диафрагмы, которая является ирисовой диафрагмой, ближайшей к передней части микроскопа, как показано на рисунке 4. Иногда диафрагма маркируется « F » или « Field » непосредственно на микроскопе. корпус осветителя. Используйте регулировку рычага, чтобы закрыть полевую ирисовую диафрагму, пока не начнете видеть листья в поле обзора. Продолжайте закрывать диафрагму до тех пор, пока рычаг не остановится, и в окулярах будет видно только небольшое отверстие.И образец, и пластинки диафрагмы должны быть в резком фокусе, настройка, которая обычно выполняется на заводе, потому что большинство современных микроскопов отраженного света не оборудованы для регулировки осевого положения полевой диафрагмы (она не может быть сфокусирована). , Это связано с тем, что объектив выполняет двойную роль, одновременно являясь конденсатором, поэтому критические фокальные плоскости предварительно настраиваются на заводе, чтобы минимизировать ошибки юстировки микроскопа. В большинстве случаев будут небольшие различия между фокусом и центром полевой диафрагмы в разных объективах, но этим небольшим колебанием обычно можно пренебречь.
  • Набор центрирующих ручек расположен на внешнем корпусе вертикального осветителя рядом с полевой диафрагмой, что позволяет пользователю центрировать полевую диафрагму в поле обзора. Используйте эти ручки для центрирования изображения полевой диафрагмы, затем медленно открывайте лепестки радужной оболочки, пока изображение диафрагмы не окажется вне поля зрения. Если микрофотография является основным соображением, диафрагма поля должна быть открыта только настолько, чтобы была видна область, очерченная в кадре пленки (вписанная в сетку микрофотографии).Смена объективов не потребует регулировки размера полевой диафрагмы, поскольку новый объектив также будет действовать как конденсатор, и соотношение останется прежним. Это легко проверить, закрыв полевую диафрагму до заранее определенного размера по отношению к микрофотографии или измерительной сетке. После смены объектива размер изображения в поле обзора изменится, но соотношение размеров между полевой диафрагмой и сеткой не изменится.

Регулировка нити накала и регулировка апертуры

  • Как и в случае освещения Келера в проходящем свете, регулировка («конденсаторной») апертурной диафрагмы в отраженном свете имеет решающее значение для контроля контрастности образца, уменьшения дифракционных и бликовых артефактов и создания высочайшее качество изображения.Изображение нити накала должно быть в фокусе и полностью заполнять апертурную диафрагму, как в случае с проходящим светом.
  • Первый шаг - отцентрировать и сфокусировать нить накала лампы. Некоторые современные микроскопы отраженного света (особенно высококачественные исследовательские модели) оснащены предварительно отцентрированной вольфрамово-галогенной лампой в корпусе, который также оснащен коллекторной линзой и рассеивающим экраном. В этих системах нет никаких настроек, но многие старые системы эпи-освещения имеют лампы, которые должны быть отцентрированы, и для этой цели предусмотрены механизмы регулировки.Первый шаг - удалить (если возможно) стеклянный диффузионный фильтр, который равномерно распределяет освещение по полю обзора. Затем с помощью регулировочных ручек (см. Рисунок 3) отцентрируйте нить накала, наблюдая за сопряженным изображением в задней фокальной плоскости объектива. Это делается аналогично тому, как это делается в микроскопах проходящего света , где окуляр снимается, а апертура конденсатора и изображение нити накала просматриваются в задней фокальной плоскости объектива через окуляр.Посетителям и студентам предлагается изучить выравнивание нити накала в следующем интерактивном учебном пособии на Java:
Выравнивание нити лампы

Практикуйтесь в выравнивании и фокусировке нити накала лампы, а затем наблюдая за ее изображением в задней фокальной плоскости объектива.

  • Когда окуляр снимается с окуляра, изображение нити накала лампы (в резком фокусе) должно быть видно в задней фокальной плоскости объектива вместе с частично закрытой апертурной диафрагмой.Это наблюдение облегчается использованием фазового телескопа, линзы Бертрана (аксессуар, который обычно можно найти в поляризованных световых микроскопах) или через торцевую крышку с отверстием для штифта в центре. Последний может быть изготовлен из заглушки окуляра, которая используется для защиты внутренней части микроскопа при транспортировке. Если экран диффузора из матового стекла не был снят (или не может быть удален), на месте катушек накала должен появиться равномерно освещенный световой диск. Если нить накала не отцентрирована, на световом диске появятся «горячие точки», которые можно исправить, отрегулировав винты на фонаре (рис. 3).Продолжайте вносить пошаговые настройки, пока освещение не станет равномерным по всему световому диску.
  • Последний шаг - отрегулировать отверстие апертурной диафрагмы, которое обычно обозначается буквой « A » или словом « Aperture » на внешней стороне вертикального осветителя. В микроскопе проходящего света апертурная диафрагма конденсора должна регулироваться каждый раз, когда новый объектив с другой числовой апертурой вставляется в световой тракт.Это связано с тем, что объектив и конденсатор являются отдельными объектами, и изменение числовой апертуры объектива не влияет на конденсатор. Для компенсации апертурная диафрагма конденсора должна быть открыта или закрыта, чтобы получить световой конус, соответствующий числовой апертуре объектива. Однако в микроскопии отраженного света объектив также действует как конденсатор (как обсуждалось выше, обеспечивая как освещающий, так и формирующий изображение световые пути), и числовые апертуры изменяются соответствующим образом при выборе нового объектива.
  • Определение правильной настройки апертурной диафрагмы имеет первостепенное значение для получения изображений, свободных от дифракционных артефактов, имеющих достаточный контраст и высочайшего качества. Часто это является результатом компромисса, когда достигается компромисс между максимальным контрастом изображения без появления ошибочных артефактов из-за преломления и дифракции. Как упоминалось выше, апертурная диафрагма должна переустанавливаться при каждом изменении объектива в микроскопии проходящего света.Однако в микроскопии отраженного света объектив и «конденсор» меняются с одновременным увеличением числовой апертуры, и для апертурной диафрагмы можно выбрать одну настройку. Эта настройка обычно составляет от 60 до 95 процентов открытия, но будет варьироваться от образца к образцу и будет сильно зависеть от отражательной способности образца. Для образцов с высокой отражающей способностью потребуется меньшая диафрагма, чтобы уменьшить блики и повысить контраст, но это лучше всего делать в каждом конкретном случае.Лучшая процедура - сначала открыть диафрагму до максимального значения, а затем медленно закрыть ее, наблюдая за образцом, чтобы оптимизировать контраст. В микрофотографии часто бывает целесообразно «заключить в скобки» набор микрофотографий, каждая с немного разным размером апертуры.

Методы, описанные выше для микроскопии в светлом поле в отраженном свете, также применимы к микроскопам, оборудованным для перекрестной поляризации, флуоресценции и дифференциального интерференционного контраста (ДИК). Фактически, микроскоп может быть настроен на освещение Келера в любом из этих режимов, и часто повышения контрастности можно менять местами без необходимости перенастраивать освещение микроскопа.

Соавторы

Мортимер Абрамовиц - Olympus America, Inc., Two Corporate Center Drive., Мелвилл, Нью-Йорк, 11747.

Майкл У. Дэвидсон - Национальная лаборатория сильного магнитного поля, 1800 Ист. Пол Дирак ., Государственный университет Флориды, Таллахасси, Флорида, 32310.

.

Смотрите также