投影机镜头原理

投影机镜头详解---转自北京投影机网

相信大多数网友对于投影机的镜头都会感到陌生，因为比较少接触，而且你会很自然地产生一个疑问，那就是投影机的镜头与一般的数码相机的镜头是不是一样的，或者是有什么联系与区别？那么相信本文在这些方面多少可以增加一点你的认识。

从原理上来说，数码相机、投影机的镜头都是光学镜头，都是利用了光的折射原理，都用到了透光镜，它们的本质其实是相同的，这是它们二者作为一种最基本的光学器件意义上的相似点。但由于投影机与相机之间的应用性质不同以及所要取得的效果也不同，因此它们各自会在具体的细节设计与功能上表现出不同之处：

第一个区别是有无光圈这个器件。对于数码相机来说，由于感光器件（CCD或者CMOS）的感光范围是非常狭窄的，所以对于这些设备来说，它需要一个在外界光线超过感光器件的感光范围时控制入射光线的数量的器件，这就是光圈，它是由一组很薄的弧型金属叶片组成的，它们被安装在镜头的透镜中间。用户可以通过调整光圈值，可以使这些叶片均匀的开合，调整成大小不同的光孔，以控制进入镜头光线，以适应不同的拍摄需要。应该说只要是相机，都会具有光圈。但目前来说绝大部分投影机没有光圈这个控制光通量多少的器件。不过，由于近几年来投影机技术的发展，光圈也应用在了投影机的镜头上了，比较典型的是刚推出不久的松下PT-AE700投影机，它使用了“动态虹膜”技术，该“动态虹膜”就是一种可随着投影图象亮度而扩张、收缩的光圈，它的目的是在图象出现大面积黑暗的情况下，收缩光圈，使投射出的光线成倍减少，这样就提高了图象的对比度。随着科技的进步，相信类似的光圈技术会使投影机增色不少。

第二个区别是变焦比区别很大：投影机一般是定焦镜头，即便是变焦镜头的投影机，其变焦比一般也不大于2，而一般的民用级数码相机变焦比一般都在3以上，只有极少量的数码相机采用定焦镜头或变焦比小于3的镜头。

第三个区别相信见过数码相机和投影机的朋友们都知道，那就是镜头口径的不同：数码相机的镜头一般口径都很小，而投影机的镜头口径都很大。一方面原因的是因为投影机的芯片（LCD、DLP）一般都比较大，一般都是1.3、0.9、0.7英寸，在获得同样光圈时所需的镜头口径就大。而数码相机上的芯片（CCD、CMOS）一般比较小，一般都是1/4英寸，在获得同样光圈时所需的镜头口径小(f值可以简单理解为镜头焦距与光学镜片直径的比值)。为了获得最小的f值（也就是最大光圈），就要尽可能的加大镜头口径。这样就导致了投影机镜头口径相对于数码相机口径比较大。另一方面的原因是满足数码相机内部的芯片（CCD、CMOS）所需的光通量少（不够的话，还可以人工补光。）而投影机在满足人们观看要求时需要的通光量大，并且在投影机亮度不足时是没有办法实施补救措施的！所以投影机在设计时就要用最大光圈（最小的光圈值）、最大的镜头口径、最大的灯功率等措施来保障最低亮度值的实现，在投影机设计时，并不是对上述三项参数都取最大值，而是在价格与性能之间寻找一个最佳的平衡点。这是现在工业化生产、商人以获取最大利润为目的的特点所决定的。

认识投影机的光圈f值和焦距F值

对于镜头，除了质量上的差异以外，最关键的参数就是光圈f值的大小，f是镜头的通光率。光圈f越大(f值越小)，镜头的通光率越大。投影机镜头的光圈是用数值来表示的，一般从1.6-4.0，每一个镜头的最大光圈都用数值标在镜头前。在这里要向大家说明的是，镜头的f值在理想状态下所能达到的值为1.0，受制造工艺、价格因素等制约，f值是永远不能做到1.0的。

对于投影机来说，镜头是投影机光路中的最后一个环节，镜头做的好坏，光圈值能否做的最小，和亮度是有直接关系的，光圈的大小和f值成反比，f值越小，光圈越大。投影影象的亮度就高，对于定焦镜头来说，光圈值是一个恒定值，对于变焦镜头来说，通过f值的定义(f值可以简单理解为镜头焦距与光学镜片直径的比值)我们可以看出，由于焦距的改变，它的数值是是在一个范围内。比如f2.8——f3.4。投影机的光圈值是个非常重要的参数，举个例子，同样的机器，使用f值不同的镜头，其亮度的区别是非常大的！比如f2.8的投影机，就是f4的投影机亮度的二倍，是f5.6投影机亮度的四倍，是f8投影机亮度的八倍……

任何两只镜头，只要它们的f值相同，那么它们所传送的光量就是完全一样的。例如，两只不同的镜头均为f/2.8，那么就会有相同的光量通过镜头到达银幕。不一定投影机镜头大，它的f值就大，它是和镜头的焦距有密切关系的！有可能一支口径小的投影机镜头f值比大镜头的f值还要小，（通光量更大）。

焦距F也是用数值来表示的，通常从50-210，分为短焦、标准和长焦，还有超短和超长焦的。数值越小焦距越短，数值越大焦距越长，投影机对镜头焦距的要求正投一般在50-140，背投一般在35左右，焦距决定了打满预定尺寸时投影机与影幕的距离，焦距越短，投影机与影幕的距离就越近，反之就越远。如果要在短距离投射大画面就需要选择短焦镜头的投影机，反之则需要选择长焦镜头。一般的投影机都为标准镜头。

实际使用中如何选择合适F值的镜头

镜头的焦距决定了该镜头在投影机与银幕距离一定的条件下所能形成影像的大小。那么镜头的焦距越短，则投影在银幕上的影像就越大。

在投影机的选择上，在一般的应用场所，在同样的价格上，应优先挑选标准镜头，标准镜头在投射影象的色彩还原、图象几何畸变上是最优秀的！对于狭小的应用空间，要想大尺寸的投射影象，应该优先考虑使用短焦镜头，（当然，条件允许，也可考虑在标准镜头投影机上使用光路折射的方法获得大尺寸投射影象的方法。）对于宽大的应用场所，在资金充裕的情况下，优先考虑长焦镜头，因为这样的安装方式，优点是很多的，首先，投影机的风机噪音在观看者的影响得到了很好的抑制，其次在观看者对投影机的影响（抽烟者的烟灰、就餐者的食物残屑、热饮蒸汽）因素中，长焦投影机的影响是最小的！这也为投影机创造了一个舒适的工作环境，便于投影机的长寿运行。

对于光圈值，目前没有选择的余地，但大家在选择投影机的时候，通过对照不同投影机的光圈值，可以知道自己所确定的该款投影机产品的电源利用率，对于不同光圈值，但亮度一样的投影机产品，光圈值小（光圈大）的投影机产品，其灯的功率一定要小于光圈值大的投影机产品。它的意义在于节能降耗。

小知识：高端大型投影机不同品牌一般都可以根据不同图像尺寸的大小及相应的投影距离而更换镜头。根据不同需要一般可换的镜头为：缩短投影距离而应用的广角镜，为缩短背投距离而应用的背投广角镜，为延长投影距离而应用的长焦镜头。这些焦距不同的镜头更换非常方便，一般来说，操作人员在不需要任何工具的条件下只需1-2分钟即可完成。

尾声

世界上除了极少数数码相机、投影机生产厂家自己进行投影机镜头的研制开发，大多数投影机生产厂家对于镜头部分（光学组件）采用的方法是购买镜头生产厂家生产的相关成品。现在，世界上最先进的光学玻璃加工工艺是光学玻璃透镜模压成型技术，它是一种高精度光学元件加工技术，是把软化的玻璃放入高精度的模具中，在加温加压和无氧的条件下，一次性直接模压成型出达到使用要求的光学零件。世界上已掌握这项先进玻璃光学零件制造技术的著名公司和厂家为数不多，目前仅有美国的柯达、康宁公司，日本的大原、保谷、欧林巴斯、松下公司，德国的蔡司公司和荷兰的菲利浦公司能进行工业化大量生产。