咱们先说个啥,别整那些虚头巴脑的“原理”四个字,这玩意儿说白了就是光学里的把戏。

你想啊,灯泡那种零件,号称“灯泡”,实际上它就是个极亮的发光源,只不过咱们老光棍们习惯叫它“灯头”要么“灯泡”。

这东西最大的毛病就是忒扁,像顶头戴帽子似的,光能散开,没法聚拢。要把它变成投影仪,就得给它换个姿势,把光往斜上方向一推,让它能沿着屏幕散开,而不是像手电筒一样往墙上一照。 这过程实际上挺好办的,就是靠一个三棱镜玩的大把戏。咱们拿个玻璃砖,光从它的一头进去,偏个角,再从另一头出来。

这个偏角得精确到几度,就像吹气球吹到极限那个感觉,略微大一点就散开了,忒小了又看不见。

这个三棱镜,在老式投影仪上叫“绿板”,目前换成了液晶面板,但核心逻辑没变。就是得让光往斜上方向走,那是投影的关键。

要是光往正下方走,那คุณภาพ 效果就全废了,就像把照相机镜头盖一扣,哪位拍人都拍不着。 目前的投影仪,大多数是用的液晶面板代替了老式的绿板。面板上布满了逐行扫描的电路,它能把屏幕切成无数细细的条。每个像素点就像是一个细小的开关,亮就是亮,不亮就是黑。

这就像你刷牙,牙刷刷的是牙,不是嘴。投影仪也是这样,它瞄准的是屏幕上的每一个点。 要讲清楚这个成像原理,还得聊聊光的波长。白光是彩虹,由七种颜色混在一起。当我们用三棱镜要么液晶面板把它们分开时,每道的颜色偏一个角度,红偏一点,蓝偏一点。

这时候,所有颜色的光就分开了。接下来就是最关键的一步,把这些分开的光线再重新聚拢。 这时候就需求一个叫做“反射镜”的家伙了。想象一下,你手里拿一根棍子,一端对着屏幕,另一端拿着一个碗。碗把棍子的一端压下去,另一头往上推,棍子就被弯成了弧形。在投影世界里,这碗就是反射镜。它把三棱镜散开后的光线,给折回来,让它们重新归集。

要是没有这个碗,光就散成了四面八方,根本没法成像。 但这个碗也不是随意放的,它得放在三棱镜和液晶面板的中间,并且得跟它们垂直。

这时候你会发现,屏幕上会出现一个个竖着排列的彩色方块,这就是“行扫描”。每一行由七个色条组成:红绿蓝,黄青紫,红绿蓝,黄青紫,红绿蓝,黄青紫。别看每个码块是七个色条,但它们在屏幕上是挨着的,故此看着就像是七色相间的条纹。 这块液晶面板的缝隙正好是七度,这拍板了每个码块能亮多远。

要是缝隙大,光就散开了,像没拉紧的橡皮筋;要是缝隙小,光就聚得死死的,像拉满的弓。

这个角度,老式投影仪上叫“绿板角”,目前叫“液晶面板角”。 光穿过液晶面板时,会形成折射。

这就好比光线在穿过水。水里的光线偏角跟密度相关,密度越大偏角越大。液晶面板上每一个像素点的密度都不一样。有些像素点密度大,光线偏得大;有些密度小,光线偏得小。当来自同一列的七条光线,分别经过不同密度的像素点折射后,它们就各自偏了不同的角度。 这就形成了一个有趣的现象。

要是屏幕上有六个相邻的码块,它们的扩距倍数不一样。

这意味着这些码块发出的光,在屏幕上的位置是不一样的。

本来应当是同一条线,目前出于折射不同,这条线就歪了,变成了斜着的条。 这时候,屏幕上的那条斜线,就是我们说的“景深”。景深不只是是距离,还有宽度。斜线有多长,取决于这条线在屏幕上的总延伸量。当这几条斜线汇聚到一点,要么两条斜线交叉成一个点,这就形成了图像。 我们刚刚说了七色相间的条纹,为啥看起来是整个的画呢?出于屏幕上的每一行,实际上都是由七列像素组成的。刚刚我们看的是“行扫描”,也就是从上往下扫。目前咱们换个角度,用“列扫描”。 想象一下,你有一排格子,每一格有七个像素点。

要是你从上往下扫,每一行扫完一个码块,扫完后又扫下一个,扫完这七块后,这一列就扫描完了。

要是你从左边往右扫,每一列扫完一个码块,扫完后又扫下一个,扫完这七块后,这一行就扫描完了。 这时候,你就会发现,屏幕上的每一行都是七列码块组成的。

那一列的七个像素点,每一行的位置都不一样。出于每行的扩距倍数不一样,故此这一列的七个点在屏幕上就会形成一个斜线。 这个斜线有多长,取决于这七个像素点所在的行与列之间的距离。距离越远,斜线越长。

你看屏幕上的那些彩色方块,它们实际上是散布在屏幕上的。每一块方块,都是由这七个像素点组成的。 当我们在屏幕边缘看的时候,出于那个码块离边缘挺远,它的斜线就显得挺长。

要是看得离中心近,那个码块离中心近,斜线就短了。

这就害得了边缘的图像比中心的图像要小,这叫做“缩小场”。 为了消除这个缩小场,我们还得用另一个反射镜,还是那个“碗”。

这个碗的功能,就是把那些离边缘远的斜线,给往中心拉。它把边缘的斜线往中间移,让边缘的图像变粗,终于能和中心图像一样大了。 这就是为啥你不用三棱镜做投影,而是用反射镜的缘由。三棱镜别看能分光,但它出来的光发散度大,没法有效地把边缘的斜线拉回来。

只有用反射镜,才能把散开的光线重新聚拢,把边缘的图像拉回去,才能拿到一个整个的、等大的清楚图像。 再说说颜色。

为啥屏幕上是彩色的?出于白光是由七种颜色组成的。当屏幕上的每一行都被分成七个像素点时,这七个点分别代表了红、绿、蓝三种颜色的光。 在屏幕边缘的那个码块,一般只有红、绿、蓝三种颜色的光,没有黄、青、紫。出于它离边缘忒远,光不够亮,要么绿板角不合适。

故此边缘的图像看起来比较暗,主要是红绿蓝三色。 而在屏幕中心的那个码块,周围一圈都是红、绿、蓝三色,中间有一圈黄、青、紫三色。出于中心离屏幕近,光充足亮,故此能看到所有颜色。

这样,我们的大脑就把屏幕上所有的点串起来,就看到了一个整个的彩色画面。 最终,咱们得总结一下。整个成像过程,实际上就是一个光线的旅行。光线从灯泡出来,经过三棱镜(或液晶面板)发散,被反射镜(或碗)折回来,经过像素点折射,形成斜线,再用第二个碗把斜线拉回来聚拢,最终汇聚成图像投射在屏幕上。 这个过程里,涉及到大量细节:折射角、反射角度、像素间距、扩距倍数、景深、缩小场。每个细节都是为了让最终图像变得清楚、整个、真。

要是没有反射镜,光散得开;要是没有液晶面板,光没有方向;要是没有像素点,光就没有质量。

只有这三样东西配合得刚刚好,我们才能在屏幕上看到那个熟悉的身影。 实际上,投影仪原理就跟我们如何吃一样。你不能光吃米饭,光吃馒头,得综合各种食材,还得讲究搭配,才能做出好吃的饭菜。投影也是,光学系统就像厨师,像素点就像食材,反射镜就是调味的盐。几千个调料,几十种食材,最终摆盘成一幅画。 你看目前的投影仪,别看形态各异,有直板、有曲面、有超短焦。但核心逻辑没变。

这就是光学的魅力所在,好办,却又不好办。