多媒体投影仪中附加物镜的设计和测试

　　1　概述

　　人们对外部世界认识 95% 是通过视觉来获取各种信息。在信息时代多媒体投影仪已广泛应用于各种会议和教学系统。因为它与电脑联网可以传递来自于各地的各种各样信息。这些信息可以由 文字组成，也可以有文字，图像共同组成，供多人阅读，这些图像可以是静止的也可以是动态的。在学校里的应用，它可以走出传统的教学方式，使课堂内容更生 动、活泼、有利于教学质量的提高。

　　现在多媒体投影仪已很多被安置于学校的教室里，不再是电化教室所独有，教师在课堂教学中经常应用。由于教室有一定长度，多媒体投影仪通常被置于 教室的天花板上并倾斜一定角度。一般距幕布 3 米处，这样可以得到约 100 英寸左右的画面，如图1 所示。这种安装方式，教师介于幕布与投影仪之间。因此不可避免地在使用过程中会挡去一部分光线。在幕布上形成黑影。随着教师脚步移动，就会在幕布上出现一 个移动的教师影子，挡住学生的视线。为解决此问题可以有下列三种方法：

　　1)选用短焦距、广角投影物镜，在保证同样画面情况下，可以缩短投影距离，使教师位于投影仪之后，但此类投影物镜设计难度极高，短的焦距，几倍 于焦距值的后工作距，方能在投影物镜后放上分色棱镜和合成棱镜，而且这类投影物镜为保证投影画面的层次必须是远心系统。目前无此类投影物镜构成的投影仪可 供选择。(粗略计算一下，投影距离在 1 公尺以内，保证有 100 英寸画面的投影物镜焦距必须在10 毫米以内。

　　2)在投影仪与幕布之间加一块反射镜，通过一次反射，出射光线发生转折，从而缩短了投影仪与幕布之间距离。但反射镜必须吊在天花板上，并且有一 定尺寸。前者不安全，后者过大尺寸反射镜要保持原有图像分辨率，反射镜必须有良好平整性，在加工上很困难。而且反射镜容易粘上灰尘，要经常擦拭才能保证亮 度不降低，但随之而来会造成反射膜脱落，使亮度下降。由于镀反射膜工艺问题会造成反射镜中心和边缘反射率不一致 , 这不一致的程度随反射镜尺寸变大而增加 , 将在投影面上形成亮度的不均匀。

　　3)在原使用的投影仪物镜增加一附加物镜，构成一组合物镜，只要选择合适的附加物镜，可以使投影距离在1 公尺以内，获得 100 英寸画面，如图2 所示。这种方法的关键是附加物镜设计，如能实现，将不改变原投影仪结构，而且同样能保证画面有一定的层次。在衡量了三种方法的利弊之后决定选用第三种方 法。

　　2　附加物镜的设计

　　改变投影物镜的焦距，可以加一附加物镜，构成组合物镜。附加物镜可以加在投影物镜前或后。由于投影物镜已安装在投影仪里，不可能去改变投影仪结构。在投影物镜后装上附加物镜，即使可行也会改变原投影物镜远心系统性质，所以只能加在投影物镜之前。