巴可数字放映机中的光学原理(三)

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集光棒的小学问

  我们知道,放映机的心脏是引擎。而从光源发出光,到引擎DMD的微透镜将光反射后通过投影镜头打到银幕,这一过程需要一系列精密光学元件亲密无间地默契合作。而今天,我们介绍这组光学元件中身兼数职的多面手——集光棒(Intergrator Rod)。


此为TI Projection Optical System原理图,非巴可放映机实际光路图

  • 集光棒的主要作用?

  1. 整形:将圆弧形光斑整成与DMD匹配的方型,尺寸也与DMD芯片尺寸一致。
  2. 匀光:利用光线全反射(TIR),利用空间再分配,将能量趋中化的光斑变得均匀。


左边是集光棒入光口处光斑能量分布图,可看出圆弧型的光斑能量峰值趋中化明显,光斑中间的能量密度为光斑外围的近十倍,这种分布给散热系统的设计增加了难度,且最终的成像效果也不敢恭维;右图是集光棒出口处光斑的能量分布图,可见均匀性良好,在75%以上;一圆一方,也可看出整形的作用。

 3. 聚焦:确保光束聚焦在DMD上。实际应用中,中间还会加中继光学系统(relay optics),起光路延展和倒像的作用。


  • 集光棒的特性?




集光棒一般用熔融石英(fused silica)制成,进入集光棒的光线在光棒内发生多次全反射后射出。

【全反射:又成全内反射,英文简称TIR,指光以大于临界角的角度,由光密介质射到光疏介质的界面时,全部被反射回原介质内的现象。光导纤维也是利用的此原理来进行通信或能量传输】


为了尽可能地减少能量传输,集光棒两个前后端面会镀增透膜,四个侧面会镀增反膜,镀膜的好坏直接影响放映机的光效输出,也关系最终亮度的高低。另外,集光棒是否安装到位调试到位,也关系到成像质量和画面亮度。集光棒的更换是极具挑战性的精密工作,需要在实验室级的无尘间内,由有资质认证的专业人士操作完成,现场更换很容易出现灰尘污染等问题,精度也难以保证。所以我们巴可推出的是光管翻新服务而不是简单的光棒出售。


  • 对集光棒的关怀?

  1. 集光棒的日常维护认真对待,Barco数字放映机B类维护中有要求,巴可大学平台上也有陈老师关于此的专项文章可参考。
  2. 氙灯灯箱的XYZ轴调好,使光线以正确的角度进入集光棒。
  3. 如果光棒已烧灼,请联系中影巴可咨询有关业务,勿轻信不正规商家。



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