投影仪镜头科普你知道多少? (投影仪 镜头)
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投影仪百科
2019-11-26 09:58
关于投影机镜头的科普，少之又少，我们会关注芯片、色轮、散热等，有时候却忽视了一眼就能看到的镜头。今天以明基为例简要谈谈投影机镜头。从外观看，投影机的镜头绝对是无法忽视的部位，炯炯有神的大眼，默默诉说光影成像的秘密。一旦开启电源，又是另一番光芒夺目，不论内部结构多复杂，镜头总是担任光线把关人的角色，为成像效果守好最后一道关卡。
看到的镜头只是冰山的一角
你以为的镜头是一大片透明的圆片，可实际上它却可能是一个上宽下窄的光通道。下图是明基工程投影机4K镜头，由金属镜筒和8组共16片全玻璃镜片构成。
明基LK970采用的4K镜头组
由此得出一个结论，投影机镜头往往是由镜筒和n枚镜片构成。
由此也能得出一个困惑，为什么投影机镜头需要这么多零部件呢？
原因是不同的镜片，作用也不同。镜片影响到焦距大小、聚焦范围和聚焦后的成像品质。
每一片镜片分工明确，有些是放大倍率，有些是聚焦范围，为了调整色差、改善成像品质，有时还需要一片接一片地补偿。
每当一束白光冲出镜片，由于波长不同，会分出红橙蓝绿黄靛紫光，而且不会折射到同一点，就需要通过镜片补偿解决色差问题。
而且考虑到成本，并不是每支投影机产品都需要复杂的镜头组，亮度和精度要求不高的时候，不同镜片数以及不同材质镜片互补搭配可达成期待的效果。
材质影响镜头的效果
不同材质的镜片会对画面造成不同的影响。就目前市面上的投影机镜片来看，主要分为两种，一种是玻璃镜片 ，另一种则是树脂（也称塑胶）镜片。
玻璃镜片
1. 耐热性能好。
2. 玻璃镜片是经过单个磨制而成的，加工性好，精度较高。
树脂镜片
1. 相比玻璃透镜而言，耐热性不足，高温时会产生形变。
2. 树脂透镜是经过磨具精密注塑成型的方法制造的，面型精度达到微米级，但对于加工环境等条件要求高，而且相对玻璃透镜而言加工性能不稳定。
物理特性方面，总体上玻璃优于树脂，但也不排除某些高阶树脂镜片的性能媲美玻璃镜片，除了纯树脂镜头组和纯玻璃镜头组以外，也常常会出现两种材质镜片互补搭配的镜头组。
玻璃镜片在研磨过程中耗用大量人力与时间，导致产能与良率的提升较慢；而树脂镜片因为树脂熔点低，便于成型大量制造，成本也较易控制，所以对性能要求低、以价格为导向的产品还是很有吸引力的。这也是市面上多数低流明微型投影机采用树脂镜头的原因。
镜筒的材质也有类似的考量。镜筒直接包裹镜片，所以镜筒的抗形变性也会影响镜片，从而影响成像质量。
同样地，镜筒材质有两种，金属和树脂。树脂镜筒由于受热不均且导热性不好，不同区域会产生不同大小的形变，从而发生虚焦和跑焦现象；金属镜筒受热后由于导热性良好，使得受热均匀，镜筒形变较小，相对树脂镜而言只有较小的跑焦现象发生，通过调焦可以得到修正。
不过，选择什么材质并非单从品质角度。适用性足够的情况下，一般机种对镜头的架设不会有太特别的要求，可以使用树脂镜筒，但是到了工程机或者一些高阶的影音室机种，往往会使用金属镜筒。并且，相对于玻璃镜头长长的供应链，树脂镜头一般是一条龙生产，更适合大规模量产。
此玻璃非彼普通玻璃
投影机的玻璃镜片就是一般的玻璃材质吗？显然不是。
因为对光有特殊的要求，投影机采用的玻璃镜片会在一般玻璃中掺入特殊的化合物与金属，制成所需的光学玻璃。光学玻璃能够改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布，满足投影机光学系统的需求。再加上玻璃本身具有的耐热性和透光性，理所当然成为投影机镜片的上佳材质。
镜头为什么需要高耐热
和相机的光学原理不同，手机跟相机是由外收光，即外部光线透过镜头进入手机和相机中。
投影机就不一样了，由内向外发光，亮度越高，意味着成像画面也就越不惧光。
随之而来有个问题，光源产生热量，如何耐热和抗热？除了内部散热系统外，重要的精密零件需要保证耐热性能，因为一点点的变形都会影响到最终成像效果。
明基工程机LK970/LK990采用的水冷式系统
流明数越高内部热量也越高，有时候摸摸运行状态的投影机，惊讶如暖手炉的手感。不过和内部灯芯一千度比起来，表面的那点热度小巫见大巫。想象一下，在那么小的机壳内聚集那么高的热量，要求镜头材质足够耐热就很顺理成章。
假使镜头耐热性不足，会产生什么样的后果呢？首先是镜片变形，产生虚焦和跑焦现象。这时虽然可以重新调焦，但是治标不治本，总不能每次播放电影到一半还得停下来重新操作。最严重的一种变形是不可恢复的，造成不可逆的成像品质损伤，整台机器的使用性能都会大幅下降。
短焦镜头贵得有底气
由于焦距比较短，短焦镜头在投影机镜头界属于「刺儿头」的角色，比较难设计。为了在那么短的镜头内实现种种功能，会采用多片镜头补偿。焦距越短的时候镜头越大，超短焦镜头更大，越大也意味着越贵。
不同光源下的镜头
光源对镜头设计的影响主要在于光圈F值的变化。光圈基本功能是控制光束通过的数量，F值则是指光圈大小（F值=镜头焦距/光圈口径），F值越大代表光圈越小，对比度越高。汞灯机种通常F值较大，激光光源次之，到了LED光源则相对小。因应不同机种需求，镜头设计就会有所不同，所以并不是同样焦段放下去就可以用，还要针对不同的光源特性做调整。
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