短焦/超短焦投影鏡頭助推投影創新發展

【中國數字視聽網訊】投影鏡頭是專指微顯示投影機所用的鏡頭，實現能量的傳送及決定投影系統屏幕上圖像質量好壞。它不同于電影放映、幻燈投影、書寫投影、投影測量等的投影鏡頭。微顯示投影鏡頭有特殊的結構和要求，除了要求成像清晰、色彩豐富鮮艷、消除畸變、畫面亮度均勻以外，還要求與投影機的光學引擎相配合，與顯示器件相配合。按使用情況，投影鏡頭如圖1所示的各種型號的投影機鏡頭。

圖1各種型號的投影機鏡頭

隨著投影技術的不斷發展，尤其是短焦互動投影技術的出世，更加使得投影機在教育的地位無可動搖。短焦/超短焦投影機超越空間束縛，相比可以更好發揮優勢，投影機市場有了更快速的發展。在2010年國內投影機市場的銷量為167萬臺，2011年市場銷量超過200萬臺，尤其在新技術的應用，以及新概念的不斷涌現，更是讓投影產品被廣泛關注，短焦投影機將成為未來教育投影機市場的主流  它克服了投影機的強光能直射入演講者眼睛，帶來直接刺激，影響視力健康的問題，達到了在最小空間內實現清晰大畫面的最佳分享。短焦投影機還可以縮小投影機的投影距離，更重要的是能夠有效增加教學的互動性。開標的各地班班通投影機采購項目之中，幾乎全部都白紙黑字地將短焦投影機配白板的整體方案要求寫進了標書之中，短焦投影機每年增長速度遠遠快于市場平均值。廠商預測，“短焦的需求愈來愈多，短焦加白板的應用方案會是高速成長。

圖2短焦/超短焦優勢分析

短焦/超短投影機的投影鏡頭成像要解決2個問題，即短焦/超短投影機的照明系統和短焦/超短投影物鏡成像系統的光能量值滿足Etendue值；短焦/超短投影機投影成像的空間距離投射比—要小。除了基本參數焦距f ´小、F數小、視場角大（廣角≥60º）以外，還要注意投影鏡頭光學的反遠距設計，使投影鏡頭后焦點到后頂點的距離大于2-3倍焦距，以及遠心結構設計使主光線平行于光軸，可在投影屏幕上得到最大圖像對比度和最大照度均勻性。短焦/超短投影機的短焦投影鏡頭一般為定焦鏡頭，因此，從嚴謹、科學的角度，對于超短焦/超短投影機投射比應為重要技術參數據，而不是變焦比。

1、短焦/超短投影機的照明系統和短焦/超短投影物鏡成像系統的光能量值滿足Etendue值。

在設計短焦/超短投影機的照明系統和短焦/超短投影物鏡成像系統要控制光束擴展的發生，使其不產生“光溢出”，達到光能全被利用。

Etendue不變量基本概念可進一步表述如下：

（1） Etendue值，即光束擴展值，純粹是一個幾何值。Etendue自身不表示光量的多少，只表示光量存在的空間，它是光束幾何尺寸的度量；

（2） Etendue值乘以面光源亮度即可求得光源在該擴展范圍的光通量；

（3）Etendue是一個二元因次值，m2.sr；

（4）Etendue適合理想光學系統，即近軸光學系統，系統無像差，無漸暈，無吸收。在此條件下，Etendue值守恒，是非成像系統的光學不變量；

（5）光在照明系統傳遞中，Etendue值保持不變或增加，但不會減小，這一點類似于熱力學第二定律中熵的概念，是不可逆的過程；

（6） 當E光源=E顯示器時，照明系統的光能利用率最高，所有光能全被利用，無光能損失；當E光源>E顯示器時，照明系統的光能利用率低下，因光通量溢出而浪費。當E光源<E顯示器時，照明系統可用，光能無損失。但不應相差太大，否則系統尺寸過大而浪費，這是一般設計要求。

（7）Etendue值為確定系統各個元件的參數提供依據，可以估算系統的光能利用率。