投影机“亮度”简易测量.pdf

投影机 亮度 简易测量投影机 亮度 简易测量 源于 中国教育技术装备 2010 年第 17 期 艾伦艾伦 薛鹏薛鹏 何智何智 投影机厂商在提供投影机的 亮度 标称值时使用的单位 ANSI 流明 实际为光通量 的单位 ANSI 是 American National Standards Institute 即美国国家标准学会的英文缩写 而 并非光度学意义上的亮度单位 本文介绍一种实用的方法 在普通多媒体教室内 甚至在一 个只需具有足够面积白墙的室内就可以对投影机的实际光通量进行测量 光度学光度学量量 光通量这个物理量是用来说明在一个固定的立体角中所具有的全部光功率 在光度学中 光通量常用大写希腊字母 来表示 单位为流明 lumen 简记作 lm 与此相关的另一个 物理量是光强 即发光强度 一般用大写拉丁字母 I 来表示 单位为烛光或坎德拉 candle 简记作 cd 光强是单位立体角内的光通量 我们平常使用最多的光度学中的物理量是光照 度 或简称照度 常用大写拉丁字母 E 来表示 单位为勒克斯 lux 或简记作 lx 照度是 单位面积上通过的光通量 所以照度与光通量的单位之间的换算为 1 lux 1 lm m2 光度学 中的亮度常被称为辉度 它是反映一个被光照射的物体对光反射的情况 一般用大写拉丁字 母 L 来表示 单位为尼特 nit 1 nit 1 cd m2 对于投影机来说 这个物理量的大小取决 于投影幕的质量和反射光的效率 图 1 反映了上述这些物理量之间的关系 这是我们进行实 际测量时的依据 一个具有 4 cd 发光 强度的发光体在如图所示的立体角中 产生了 4 lm 的光通量 在距离该发光 体 1m 远的地方 并恰好充满在这个立 体角中有一个 1 m2的平面 S1 则在 S1 上面产生的照度就应该是 4 lux 在距 离该发光体 2m 远 并也充满该立体角 的平面 S2的面积显然应该为 4 m2 在 S2上面产生的照度就是 1 lux 所以 当投影幕越大且离投影机越远时 它 上面的照度就越低 而我们则可以根 据在投影幕处测量的照度值 用它乘 以投影幕的面积 就能够计算出该投 影机光通量的流明数 测量方法测量方法 在普通多媒体教室中测量投影机 的实际光通量 即厂商说的投影机 亮度 可采用下面的方法 测量时需要使用光照度计 1 打开投影机并预热 5 分钟以上 2 在投影幕上投出如图 2 所示的纯黑白图像 使用 Word 或 PowerPoint 都可以 3 用照度计在图像中白 实际为亮 的部分测出照度值 Ew 单位 lux 在图像中黑 实际为暗 的部分测出照度值 Eb 单位 lux 4 根据投影 幕的尺寸计算出其面积 S 单位 m2 参考表 1 5 利用关系式 Ew Eb S 计算出 的数值 单位 lm 即该投影机实际能够产生的光通量 也就是投影机厂商所说的 亮 度 的实际值 图 1 各光度学物理量之间的关系 4 lm 1 lux 4 lux 4 cd 1 m 2 m 图 2 用于测试的图像 如果测量时是将图象投影在普通的白色墙壁上 则可用关系式 Ew Eb L W 来计 算 其中 L 和 W 分别为投影面积的长度和宽度 单位是 m 米 例如 测得 Ew 3600 lux Eb 600 lux L 1 2 m W 0 9 m 则 3600 lux 600 lux 1 2 m 0 9 m 3240 lm 流 明 表 1 各种常用投影幕尺寸与面积 规格规格 4 3 规格规格 对角线对角线 长长 宽宽 5 4 3 16 9 规格 对角线规格 对角线 长长 宽宽 18 4 16 9 对角线对角线 长长 宽宽 面积面积 对角线对角线 长长 宽宽 面积面积 80 英寸英寸 2 03m 1 63m 1 22m 1 98m2 2 03m 1 77m 1 00m 1 76 m2 100 英寸英寸 2 54m 2 03m 1 52m 3 10 m2 2 54m 2 21m 1 25m 2 76 m2 120 英寸英寸 3 05m 2 44m 1 83m 4 46 m2 3 05m 2 66m 1 49m 3 97 m2 150 英寸英寸 3 81m 3 05m 2 29m 6 97 m2 3 81m 3 32m 1 87m 6 20 m2 测量原理测量原理 首先 应该认为对投影幕图像上产生的光照度 除了投影机的贡献外还有室内灯光和透 过玻璃窗室外日光的共同作用 并且室内灯光和室外日光作用在银幕上的光线是均匀分布 的 投影幕上图像中黑色部分没有来自投影机的光线 因为这部分光线被投影机中光学系统 的相关部分挡住了 只有室内灯光和室外日光的作用 而图像中白色部分除了室内灯光和室 外日光的作用外 主要还有来自投影机而产生最大照度的那些光线 所以 Ew Eb 的数值 就成为投影机在投影幕上产生的最大照度 用这个照度值乘以投影幕的总面积 就得出了投 影机的实际光通量 即投影机的实际 亮度 这是因为投影机产生的全部光通量都作用而 且仅作用在投影幕上的结果 测量工具测量工具 测量时可使用市面上有售的数字式光照度计 例如 a 深圳产 LX 1010B 数字式照度 计 淘宝网上标价仅 56 元人民币 b 台湾产 TES 1330A 数字式照度计 市场标价 300 元人民币 c 香港产 AR813A 数字式照度计 市场标价 280 元人民币 a b c 图 3 三种常见数字式光照度计 使用这些照度计测量时数据有些差异 但范围不是非常大 表 2 显示了笔者使用上述三 种照度计实测的数据 可以看出数据基本在允许的误差范围之内 表 2 三种照度计的实际测量值 单位 lux LX 1010B Ew 850 458 487 591 471 720 822 647 Eb 580 379 318 15 223 583 143 155 TES 1330A Ew 830 480 493 592 482 812 828 638 Eb 565 375 311 11 233 6