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Φ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1 m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2 m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
　　
　　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。第一步,打开投影机并预热5分钟以上;第二步,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);第三步,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);第四步,根据投影幕的尺寸计算出其面积S(单位:m2,参考表1);第五步,利用关系式Φ= (Ew-Eb)×S计算出的数值Φ(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。
　　
　　
　　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。
　　
　　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。■
　　(作者单位:1首都师范大学;2北京联合大学旅游学院;3北京市教育技术设备中心)