一起來DIY一個小巧的盒子，把手機(jī)變成一個隨身攜帶的投影機(jī)吧。

本項目僅根據(jù)原理制作，實(shí)際效果僅供參考！

手機(jī)投影原理

無論是真正的投影機(jī)，還是今天要做的這個手機(jī)投影盒子，其實(shí)原理都很簡單，那就是“凸透鏡成像”，這個在中學(xué)物理中就介紹過了：當(dāng)物體放在凸透鏡焦點(diǎn)之外，在凸透鏡另一側(cè)成倒立的實(shí)像，還有個口訣：物(距)遠(yuǎn)像(距)近小，物近像遠(yuǎn)大。投影機(jī)就是通過調(diào)整鏡頭與投射源之間的距離，來改變投射影像大小的。

投影機(jī)的原理

說到投射源，目前投影機(jī)有多種類型，常見的是LCD和DLP兩種。DLP(Digital Light Processing，數(shù)字光處理)技術(shù)是德州儀器公司的專利，其核心是一片數(shù)字微鏡芯片，這是一個排列著無數(shù)“小鏡子”的芯片，每一個像素對應(yīng)著一個“小鏡子”，它依靠的不是改變?nèi)肷涔饩€的偏振態(tài)或者自身發(fā)光狀態(tài)，而是調(diào)整特定位置微反射鏡的反射角度——如果需要某些像素的位置發(fā)光，就驅(qū)動小鏡子，讓光線反射向鏡頭，從而在屏幕上出現(xiàn)圖像。顯然，DLP的工作方式太高端，不適合DIY制作。而LCD投影機(jī)技術(shù)就簡單得多，特別是現(xiàn)在很多DIYer常常使用的單片式LCD投影機(jī)的原理：用LCD屏幕作為透光屏幕，直接將影像通過鏡頭投射到屏幕上。

所以，我用一只手機(jī)作為投射源，這樣也不用考慮什么光源、散熱等問題了，唯一的遺憾是，手機(jī)屏幕的亮度不算太高，經(jīng)過散射和鏡頭折射后，投射出來的亮度有限了，只能在較暗的環(huán)境下使用。

簡易投影盒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

設(shè)計和材料選擇

基于上面的原理，我們可以把“投影機(jī)”極簡化：把手機(jī)作為投射源，鏡頭使用單片凸透鏡或一片菲涅爾透鏡，一面校正倒像的反光鏡，再加上一個小巧輕便的盒子就OK啦。

投射源——手機(jī)

LED投影機(jī)的解析度是由LED屏幕的分辨率決定的，要用手機(jī)作為LED投影機(jī)的投射源，一個屏幕大、亮度高、分辨率高的手機(jī)是必要的。我使用了由OPPO贊助的OPPO Find 5手機(jī)作為LED投射源，它有一個5英寸1080p的屏幕，分辨率為1920×1080，像素密度達(dá)41ppi(Pixels per inch，每英寸所擁有的像素數(shù))，通過透鏡折射放大后，更能體現(xiàn)出畫質(zhì)細(xì)膩的優(yōu)勢。由于我們要制作一臺使用投射光源的投影機(jī)，全部光源都來自手機(jī)屏幕自身的光源，而OPPO Find 5手機(jī)的屏幕亮度達(dá)到480流明，投影效果還是不錯的。此外，OPPO Find 5手機(jī)的整個正面幾乎被屏幕占據(jù)，邊框只有3.25毫米，因此可以把盒子做的盡量小巧，減少光的散射，非常適合作為手機(jī)投射源。

投射源: OPPO Find 5 手機(jī)

透鏡

因為大大簡化了結(jié)構(gòu)，如果使用普通的凸透鏡，會出現(xiàn)邊角變暗、模糊的現(xiàn)象。這是因為光的折射只發(fā)生在介質(zhì)的交界面，凸透鏡片較厚，光在玻璃中直線傳播的部分會使得光線衰減。如果可以去掉直線傳播的部分，只保留發(fā)生折射的曲面，便能省下大量材料同時達(dá)到相同的聚光效果。菲涅耳透鏡就是采用這種原理的。菲涅爾透鏡看上去像一片有無數(shù)多個同心圓紋路(即菲涅耳帶)的玻璃，卻能達(dá)到凸透鏡的效果，如果投射光源是平行光，匯聚投射后能夠保持圖像各處亮度的一致，所以我采用菲尼爾透鏡作為投影機(jī)的鏡頭。

菲涅爾透鏡v.s.普通凸透鏡

反光鏡

凸透鏡成像是倒立的實(shí)像，雖然現(xiàn)在的手機(jī)畫面具有180°旋轉(zhuǎn)功能，但是不能左右翻轉(zhuǎn)，所以要看到正常的文字和畫面，用一個小小鏡子解決吧。

盒子

要想把手機(jī)投影做到最小，就根據(jù)手機(jī)的外形尺寸和菲涅爾鏡的焦距，計算好最佳的尺寸。至于盒子，硬卡紙、廢紙盒、PVC塑料什么的都可以，原則是盡量不漏光、內(nèi)壁也不能反光。

投影盒子結(jié)構(gòu)3D圖

制作材料

菲涅爾透鏡、鏡子、輕木片、不織布

外殼材料是3mm厚的不織布，內(nèi)襯一個手機(jī)/反光鏡安裝支架，使用3mm輕木板材制作。

制作過程

首先根據(jù)事先計算好的物距，設(shè)計好的盒子大小，用卡紙制作好盒子各個部分的模板。筆者測試發(fā)現(xiàn)，反光鏡到菲涅爾透鏡的距離在7CM左右為宜，這樣在1.5的距離上能夠投出大約20寸的較清晰圖像。

首先用實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備好的紙殼模板，在不織布上畫出各部分的輪廓，用剪子剪下來。

給菲涅爾鏡頭挖出窟窿，以便固定鏡片(有紋路的一面朝向盒子內(nèi)部)。

盒子的兩個側(cè)面與盒體之間采用縫合工藝，祭出大殺器——縫紉機(jī)。

用輕木板材制作一個反光鏡支架，底部用來放置手機(jī)。

給前面的菲尼爾透鏡也做個邊框，以便支撐盒子，嚴(yán)絲合縫。

盒子基本成型。

怎么讓它的合蓋更加美觀呢?用金屬扣子——需要用錘子才能搞定。

解決了盒蓋問題，再把手機(jī)/反光鏡支架放入盒子，就大功告成啦!

看看最后的樣子吧!

投影盒子做好了，將手機(jī)固定在手機(jī)底板位置怎么控制手機(jī)呢?可以使用藍(lán)牙鼠標(biāo)，如果你的手機(jī)和操作系統(tǒng)支持藍(lán)牙傳輸?shù)脑挕?/p>

改進(jìn)空間

首先是盒子的材質(zhì)，如果有可能，可以使用更結(jié)實(shí)的材料，比如木材或機(jī)玻璃材料加工，用黑色遮光布制作內(nèi)襯。

現(xiàn)在由于盒子的大小固定，物距不可調(diào)，前端的菲涅爾鏡如果可以前后移動，可以調(diào)整投出影像的大小，當(dāng)然，最清楚的投影距離(像距)還得靠你的移動。