短焦/超短焦投影镜头助推投影创新发展

【中国数字视听网讯】投影镜头是专指微显示投影机所用的镜头，实现能量的传送及决定投影系统屏幕上图像质量好坏。它不同于电影放映、幻灯投影、书写投影、投影测量等的投影镜头。微显示投影镜头有特殊的结构和要求，除了要求成像清晰、色彩丰富鲜艳、消除畸变、画面亮度均匀以外，还要求与投影机的光学引擎相配合，与显示器件相配合。按使用情况，投影镜头如图1所示的各种型号的投影机镜头。

图1各种型号的投影机镜头

随着投影技术的不断发展，尤其是短焦互动投影技术的出世，更加使得投影机在教育的地位无可动摇。短焦/超短焦投影机超越空间束缚，相比可以更好发挥优势，投影机市场有了更快速的发展。在2010年国内投影机市场的销量为167万台，2011年市场销量超过200万台，尤其在新技术的应用，以及新概念的不断涌现，更是让投影产品被广泛关注，短焦投影机将成为未来教育投影机市场的主流  它克服了投影机的强光能直射入演讲者眼睛，带来直接刺激，影响视力健康的问题，达到了在最小空间内实现清晰大画面的最佳分享。短焦投影机还可以缩小投影机的投影距离，更重要的是能够有效增加教学的互动性。开标的各地班班通投影机采购项目之中，几乎全部都白纸黑字地将短焦投影机配白板的整体方案要求写进了标书之中，短焦投影机每年增长速度远远快于市场平均值。厂商预测，“短焦的需求愈来愈多，短焦加白板的应用方案会是高速成长。

图2短焦/超短焦优势分析

短焦/超短投影机的投影镜头成像要解决2个问题，即短焦/超短投影机的照明系统和短焦/超短投影物镜成像系统的光能量值满足Etendue值；短焦/超短投影机投影成像的空间距离投射比—要小。除了基本参数焦距f ´小、F数小、视场角大（广角≥60º）以外，还要注意投影镜头光学的反远距设计，使投影镜头后焦点到后顶点的距离大于2-3倍焦距，以及远心结构设计使主光线平行于光轴，可在投影屏幕上得到最大图像对比度和最大照度均匀性。短焦/超短投影机的短焦投影镜头一般为定焦镜头，因此，从严谨、科学的角度，对于超短焦/超短投影机投射比应为重要技术参数据，而不是变焦比。

1、短焦/超短投影机的照明系统和短焦/超短投影物镜成像系统的光能量值满足Etendue值。

在设计短焦/超短投影机的照明系统和短焦/超短投影物镜成像系统要控制光束扩展的发生，使其不产生“光溢出”，达到光能全被利用。

Etendue不变量基本概念可进一步表述如下：

（1） Etendue值，即光束扩展值，纯粹是一个几何值。Etendue自身不表示光量的多少，只表示光量存在的空间，它是光束几何尺寸的度量；

（2） Etendue值乘以面光源亮度即可求得光源在该扩展范围的光通量；

（3）Etendue是一个二元因次值，m2.sr；

（4）Etendue适合理想光学系统，即近轴光学系统，系统无像差，无渐晕，无吸收。在此条件下，Etendue值守恒，是非成像系统的光学不变量；

（5）光在照明系统传递中，Etendue值保持不变或增加，但不会减小，这一点类似于热力学第二定律中熵的概念，是不可逆的过程；

（6） 当E光源=E显示器时，照明系统的光能利用率最高，所有光能全被利用，无光能损失；当E光源>E显示器时，照明系统的光能利用率低下，因光通量溢出而浪费。当E光源<E显示器时，照明系统可用，光能无损失。但不应相差太大，否则系统尺寸过大而浪费，这是一般设计要求。

（7）Etendue值为确定系统各个元件的参数提供依据，可以估算系统的光能利用率。