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投影机的镜头口径
来源:本站整理  作者:佚名  2011-10-27 15:15:00



  镜头的光圈孔径与镜头焦距比值的倒数,叫光圈系数。比如镜头焦距是240毫米,孔径是50毫米,光圈系数是4.8。光圈系数越大,通光量越小,光圈系数越小,通光量就越大。大孔径镜头可以提高图象亮度,但是清晰度和对比度会大幅度下降,使图象的质量受到损害。为什么会有这种现象呢?从光学理论上讲:“只有光轴上的点,或近轴区域的发光点,用单色细光束通过光学系统成象时,才会有完善的象”。从针孔成象的原理中可知,在小针孔的暗室中,可得到倒立的实象,针孔大一点,图象的清晰度会下降,针孔大到一定程度图象会消失。镜头的孔径不单决定透光能力,更重要的是决定成象质量。比如图象的清晰度,分辨率,校正象、色差能力等都与孔径有关。实践证明,小孔径镜头要比大孔径镜头成象质量好,而用大孔径镜头投影,聚焦镜焦点上形成的光束小于镜头的孔径,光束以外的杂散光线通过镜头投到屏幕上,使图象的清晰度、对比度下降。在实际的应用中,用多大孔径的镜头合适昵?我们来看一下投影的光路系统是如何把光投到屏幕上的(见下图)。

  光源发出的光线,经聚焦镜聚焦在N'H'点上,该点是安放镜头的最佳位置。由于聚焦镜的面积和焦距,使光线受到折射,边缘部分比中心部分折射的更厉害。折射的光线与中心光线不再相交于一点,在N'H'点上形成了组合光束,光束的直径大于发光体的轮廓,为了最大限度地把聚焦镜投到镜头上的光线,再投到屏幕上,就要选用与光束直径相同的镜头。光束的直径大,镜头的孔径也必然要增大,此时可以保证屏幕的亮度。前面已经说过,大孔径镜头不如小孔径镜头成象质量好。为了缩小镜头孔径,就要把N'H'点的光束直径缩小。是什么原因影响光束的直径呢?

  一个单片聚焦镜,它的前后焦距是相等的,前焦点的物,在后焦点上形成的象,尺寸是相同的。而用两片聚焦镜组合,物与镜之间的距离等于组合焦距,象与镜之间的距离等于原单片镜的焦距时,象的尺寸是物的二倍。也就是说,光源发光体的轮廓,经两片聚焦镜,在N'H'点上所形成的象,是发光体轮廓的二倍。这个象的轮廓就是光束的直径。发光体的轮廓越大,光束的直径也就越大。为了缩小光束的直径,最好的办法就是选用发光体轮廓小的点光源。选用点光源,光束的直径小了,并不是光线少了,而是更集中而已。

  就我们手边现有的材料来说,比如直径70毫米的反光碗,双端高压金卤灯,直径70毫米集光镜,加200~250毫米焦距的菲涅尔透镜,组成的光路系统,N'H'点上的光束直径不会大于50毫米。各部件安装位置准确,光束的直径还能小一些。既然光束的直径不大,我们就没有必要按F=2的标准来设计和制作镜头,而使用与光束直径相同的镜头,并不会降低屏幕的亮度,同时可以遮挡光束以外的杂散光线,提高图象的清晰度。

  从成象质量来说,镜头孔径的大小应该有个度,不应过大,但也不能过小。小孔径镜头成象质量好,但通光量低,大孔径镜头亮度高,图象清晰度差,这就产生了一对矛盾。我们知道,每个镜头都有它最佳的光圈系统,在该光圈下,成象质量和通光量以及校正象、色差能力都能得到保证。而这个系数是受镜头的孔径、焦距、视角这三个参数互相制约的。为了解决这个矛盾,只有采取折中的办法,在保证图象质量的情况下,为了使屏幕的亮度不致于过低,选用与光束直径相同孔径的镜头,既能保证图象的质量,也能保证图象的亮度。

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