1. 光学屏幕的焦距
屏幕焦距是光学背投幕一个比较特别和主要的参数,光学幕在制造过程中,背面的菲涅耳(Fresnel)透镜以同心圆的方向进行切割,以控制光线的入射角度。如图1所示,要想在背投幕上形成良好的图像聚焦,对光源的距离就会有一定的限制范围,在这范围内投影,才能使图像获得良好的聚焦度和解析度,避免图像模糊或重影。如果屏幕焦距与投影距离不吻合,透镜切割的痕迹比较容易在画面上作为一个螺旋条纹背景显示出来,屏幕的四角突出更甚。
目前市面常见的光学背投幕多数为单一的焦距范围(俗称单焦幕),值得一题的是丹麦DNP的光学背投幕采取了多种优化技术,使客户在设计方案时有更多的选择以达到最佳的预期效果。为了给客户在选择投影机时有更多的余地,尽量不受屏幕焦距的限制,DNP的光学幕具备多种不同的焦距范围(俗称多焦幕),以适应不同焦距的投影机镜头,目前已经面市的焦距范围几乎覆盖了0.7-2.2:1的所有镜头。
选择正确的屏幕焦距对于表现最完美的光学背投效果至关重要,在大多数单层光学屏幕的安装过程中,投影机的光线必须以正确的角度透射屏幕,再以垂直的角度分布光线,才能使屏幕亮度达到良好的均衡。投影距离与屏幕焦距一般存在三种情况,我们以下例的配置方案加以说明:Barco SLM-G5投影机,DNP NWA120″3200HC光学背投幕(屏幕焦距3200mm,投影距离2600mm-4500mm)。
第一种情况:屏幕焦距=投射距离(配置Barco TLD1.2:1镜头),利用Barco Lens软件进行修正计算,投影距离=屏幕宽度(2438mm)×镜头焦距(1.2)=2964mm,很明显投射距离与屏幕焦距3200mm很接近,投影机光线获得垂直分布,能够使屏幕亮度达到良好的均衡。
第二种情况:屏幕焦距<投射距离(配置Barco TLD1.6:1镜头),利用Barco Lens软件进行修正计算,投影距离=屏幕宽度(2438mm)×镜头焦距(1.6)=3860mm,很明显投射距离偏远了屏幕焦距3200mm,投影机光线汇聚成比较窄角的分布,利用这种光学原理,当需要在比较小的会议室配备长焦镜头时,会议桌可以尽量的往屏幕方向靠近。
第三种情况:屏幕焦距>投射距离(配置Barco TLD0.8:1镜头),利用Barco Lens软件进行修正计算,投影距离=屏幕宽度(2438mm)×镜头焦距(0.8)=2122mm,很明显投射距离严重偏短了屏幕焦距3200mm,投影机光线扩散成比较广角的分布,一般会出现很明显的太阳效应(下图所示)。设计单层光学背投系统时,屏幕焦距大于投射距离的方式在任何情况都不建议使用,这种情况应该把屏幕改成DNP NWA120″1850HC光学背投幕(屏幕焦距1850mm,投影距离1500mm-2600mm)。
2. 屏幕焦距与最佳视像点 我们分析了屏幕焦距与投影机镜头存在密切的光学关系,也知道屏幕焦距在任何情况下都不建议大于镜头焦距。事实上,镜头焦距允许控制在大于屏幕焦距的1.4倍之内。在此范围之内,选择不同焦距的投影机镜头会直接影响最佳视像点的观看位置。我们通过下例两种设计方案加以说明,条件是:Barco IQ-G350投影机,DNP NWA100″1850HC光学背投幕(屏幕焦距1850mm,投影距离1500mm-2600mm),离地110cm安装。
第一种方案:要求在屏幕最近点获得良好的亮度均衡,根据最近观众座位离屏幕距离应大于2倍图像高度的法则,我们自然想到了图像高度(1524mm)×2=3048mm,最短镜头焦距=屏幕焦距(1850mm)/图像宽度(2032mm):1=0.91:1,显然我们要配置Barco QVD0.85:1的短焦镜头,才比较吻合投影距离等于屏幕焦距可以获得最大亮度均衡的原则,(下图所示)观众与屏幕上缘和下缘的垂直夹角分别是13°和14°,一般从大于10°到30°度之间称为人眼的有效视域,显然符合这个准则。
第二种方案:要求在屏幕最远点获得良好的亮度均衡。有一个经验值<