3M超偏轴投影技术及应用.doc

3M 超偏轴投影技术及应用今年来,由于投影技术的发展以及制造成本的降低,前投式投影机迅速进入商业、教育以及家庭,成为演示或家庭影院不可或缺的重要设备。但是,普通前投式投影从技术角度来说,虽然在投影屏幕幅面上具有优势,但也存在一定缺陷,比如, 投影距离的要求使得小空间的应用场合受到限制。因此,许多投影厂商试图推出各自的特殊短焦投影技术来改进,其中,美国的 3M 公司推出“超偏轴”属于此类技术中的佼佼者。传统的长焦投影为正轴投影,即投影机的位置必须放置在屏幕的轴心方向上,否则,由于投影到屏幕上下边距离的差异,会导致亮度、聚焦、形状以及色散等各方面的差异,无法获得均匀一致的影像。然而,投影机放置在轴心方向时,又会导致使用者的不便,比如演讲者的阴影会投射在屏幕上,或演讲者的眼睛会受到投影机强光伤害,等等。一些厂家为了提供近距离大画面投影采用了广角镜头, 但普通广角镜头在获得较大画面的同时,在以上几个指标上反而使画面质量下降。 3M 的超偏轴技术为上述问题提供了很好的解决方案。所谓超偏轴,顾名思义, 即投影光路大幅偏离屏幕轴心方向。应用超偏轴的特殊投影机可以被放置在屏幕的上方或下方大幅偏离轴心的位置,在大约 75公分的距离内即可以投射出 60- 80 英寸的影像,并且影像在亮度、聚焦、形状以及色散均匀性等指标上提供满意的品质。 3M超偏轴的技术难点首先在于镜头的非对称聚焦,即镜头平面上的每一个点(理论上每个点是无限小的)的焦距都是不同的,并且焦距的变化必须根据镜头到屏幕距离的不同存在精确度非常高的连续性,才能保证投影到屏幕时整个平面都能清晰聚焦。其次, 3M 超偏轴技术不使用任何程度的数字形状矫正,比如当前投影机流行的数字梯形矫正功能。数字矫正能够获得较为满意的矩形画面,但同时不可避免地导致画面点阵的严重锯齿,这一点对于追求质量的发烧友来说是绝对不能接受的。此外,画面亮度的均匀性也是非常重要的指标。某些厂商宣称其普通投影机可以达到 80%甚至 95%的均匀性(指画面中心与边缘的亮度比值),但实际测试往往只能达到 60 %左右。在偏轴投影时,这个问题更严重,因为画面近距点和远距点的距离比值可以超过一倍,而光线的衰减和距离是成反比的,因此,普通投影机在偏轴投影时可能均匀性会低于 25 %,这样的亮度差异连肉眼都能清楚的察觉。而 3M 超偏轴技术通过光源的亮度差异来获得亮度补偿,即通过改变内部 DMD 数字光引擎的反射效率均匀性来平衡最终的投影画面亮度,达到令人满意的效果。最后, 3M 超偏轴镜头的色散性能也通过精确的镜面设计得到了很好的控制,使得波长不同的有色光能够最大限度的聚集到相同位置,避免了明显的紫边或黄边,从而进一步提升了画面的分辨率。设计这样的光路除了需要单一技术的精确性以外,整个光路的配合程度也极高。由于镜头焦距和光引擎亮度的非对称性,一旦某个位置的细微偏差都会导致最终投影质量的大大降低。这就要求整体设计的精密协作。 3M 公司为超偏轴技术投入巨资,联合德州仪器( TI)和卡尔·蔡司( Zeis )共同研发,其设计过程经历了无数次的精密计算和测试,最终获得了各项光学指标的最佳平衡。与其他超短焦技术不同,超偏轴技术整合度相当高,专门设计的光路联为一体, 使得未来设计和制造超小型短焦投影机成为可能,届时,投影空间将再不成为局限,比如,超偏轴投影机可以放置在