一起来DIY一个小巧的盒子,把手机变成一个随身携带的投影机吧。

本项目仅根据原理制作,实际效果仅供参考!

手机投影原理

无论是真正的投影机,还是今天要做的这个手机投影盒子,其实原理都很简单,那就是“凸透镜成像”,这个在中学物理中就介绍过了:当物体放在凸透镜焦点之外,在凸透镜另一侧成倒立的实像,还有个口诀:物(距)远像(距)近小,物近像远大。投影机就是通过调整镜头与投射源之间的距离,来改变投射影像大小的。

将手机DIY成投影机的教程 - www.shougong.com

投影机的原理

说到投射源,目前投影机有多种类型,常见的是LCD和DLP两种。DLP(Digital Light Processing,数字光处理)技术是德州仪器公司的专利,其核心是一片数字微镜芯片,这是一个排列着无数“小镜子”的芯片,每一个像素对应着一个“小镜子”,它依靠的不是改变入射光线的偏振态或者自身发光状态,而是调整特定位置微反射镜的反射角度——如果需要某些像素的位置发光,就驱动小镜子,让光线反射向镜头,从而在屏幕上出现图像。显然,DLP的工作方式太高端,不适合DIY制作。而LCD投影机技术就简单得多,特别是现在很多DIYer常常使用的单片式LCD投影机的原理:用LCD屏幕作为透光屏幕,直接将影像通过镜头投射到屏幕上。

所以,我用一只手机作为投射源,这样也不用考虑什么光源、散热等问题了,唯一的遗憾是,手机屏幕的亮度不算太高,经过散射和镜头折射后,投射出来的亮度有限了,只能在较暗的环境下使用。

将手机DIY成投影机的教程 - www.shougong.com

简易投影盒子内部结构示意图

设计和材料选择

基于上面的原理,我们可以把“投影机”极简化:把手机作为投射源,镜头使用单片凸透镜或一片菲涅尔透镜,一面校正倒像的反光镜,再加上一个小巧轻便的盒子就OK啦。

投射源——手机

LED投影机的解析度是由LED屏幕的分辨率决定的,要用手机作为LED投影机的投射源,一个屏幕大、亮度高、分辨率高的手机是必要的。我使用了由OPPO赞助的OPPO Find 5手机作为LED投射源,它有一个5英寸1080p的屏幕,分辨率为1920×1080,像素密度达41ppi(Pixels per inch,每英寸所拥有的像素数),通过透镜折射放大后,更能体现出画质细腻的优势。由于我们要制作一台使用投射光源的投影机,全部光源都来自手机屏幕自身的光源,而OPPO Find 5手机的屏幕亮度达到480流明,投影效果还是不错的。此外,OPPO Find 5手机的整个正面几乎被屏幕占据,边框只有3.25毫米,因此可以把盒子做的尽量小巧,减少光的散射,非常适合作为手机投射源。

将手机DIY成投影机的教程 - www.shougong.com

投射源: OPPO Find 5 手机

透镜

因为大大简化了结构,如果使用普通的凸透镜,会出现边角变暗、模糊的现象。这是因为光的折射只发生在介质的交界面,凸透镜片较厚,光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。如果可以去掉直线传播的部分,只保留发生折射的曲面,便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。菲涅耳透镜就是采用这种原理的。菲涅尔透镜看上去像一片有无数多个同心圆纹路(即菲涅耳带)的玻璃,却能达到凸透镜的效果,如果投射光源是平行光,汇聚投射后能够保持图像各处亮度的一致,所以我采用菲尼尔透镜作为投影机的镜头。

将手机DIY成投影机的教程 - www.shougong.com

菲涅尔透镜v.s.普通凸透镜

反光镜

凸透镜成像是倒立的实像,虽然现在的手机画面具有180°旋转功能,但是不能左右翻转,所以要看到正常的文字和画面,用一个小小镜子解决吧。

盒子

要想把手机投影做到最小,就根据手机的外形尺寸和菲涅尔镜的焦距,计算好最佳的尺寸。至于盒子,硬卡纸、废纸盒、PVC塑料什么的都可以,原则是尽量不漏光、内壁也不能反光。

将手机DIY成投影机的教程 - www.shougong.com

投影盒子结构3D图

制作材料

将手机DIY成投影机的教程 - www.shougong.com

菲涅尔透镜、镜子、轻木片、不织布

外壳材料是3mm厚的不织布,内衬一个手机/反光镜安装支架,使用3mm轻木板材制作。

制作过程