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1、資料投影機(Data Projector)光學量測的方法與使用參數之定義：判別投影機投出光的亮度(其實是光通量)、投影距離、解析度、均勻度與顏色等等資料，為定量的分析依據。可以根據這些量測結果，用來判斷一臺投影機光學品質的好壞。(一) 現在先針對文章中出現的一些物理量(若沒有出現的，是針對光度學與輻射度學的補充說明)進行定義，再一一介紹其物理意義，以及常見的光學量測項目。1. 投影距離(Projection Distance)：代表投影機鏡頭前沿到螢幕的距離。2. 扭曲失真(Distortion 或稱為畸變)：代表物體經過光學系統成像後，其影像的形狀改變或失真，不再維持原先大小比例的現象。3.
2、 螢幕尺寸(Screen Size)：代表物體經過光學系統成像後的螢幕畫面大小。由螢幕影像的水平長度(Screen Image Length)與垂直高度(Screen Image Width)所決定的面積大小，即為螢幕尺寸。通常以對角線長度代表螢幕尺寸(Screen Size)大小，例如 60 吋電視，即表示該電視對角線長度為 60 吋。4. 投影比例(Throw Ratio)：代表(投影距離) 對於( 螢幕影像的水平長度) 的比值。5. 變焦鏡頭(Zoom Lens)：擁有變焦功能的鏡頭。介於最小與最大投影清晰成像距離之間的位置，皆可以調整變焦鏡頭並清晰聚焦成像。允許位於固定投影距離的投影機
3、(或是照相機，攝影機)，調整到最小(Zoom-in ，即telephoto end of zoom lens)與最大螢幕尺寸(Zoom-out，即 wide angle end of zoom lens)。6. 最小投影清晰成像距離(Shortest focal distance)與最大投影清晰成像距離(Longest focal distance)：代表投影機能夠使物體清晰成像的最近與最遠距離。介於這兩者中間的位置，投影機都能清晰成像，此兩值規範了投影機的工作範圍大小。7. 光能(Luminous Energy)Q： 光能為光通量的時間性積分，其單位為流明秒(lmstalbot 或稱為泰伯)
4、以及流明時( lmh)，光源用作計算總壽命中發出光的總量或照明經濟等。8. 光能密度(Luminous Density) q：光能密度 q ，代表光源發出的光束(光通量 ) 通過空間體積 V 時，其VQ總光能為 Q， 於所有傳播體積 V 內的光能密度。其單位為泰伯/ 米 3(talbot / m2)。9. 發光強度(Luminous Intensity 或稱為光度) I ：(適用於點光源)一個點光源要向各個方向輻射光通量，假設 d 是通過某一方向上立體角元 d 界內的光通量，則 叫做光源在這一方向的發光強度 I，即 I 。d d當立體角單位是球面度(Steradian，縮寫 sr)，光通量單位
5、是 lm 時，發光強度的單位是燭光( lm / sr，Candela ，縮寫 cd)。10. 光通量(Luminous Flux 或是 Luminous Power，或稱為光束) ：此為描述可見光產生視覺響應強弱的能力之物理量。光通量代表可見光在一段時間內，通過空間中給定點的能量大小。當輻射通量為 dP ，v 為波長在 時的視見函數，波長在 附近的輻射所相當的光通量為 d 683 v dP ，式中常數 683 與光度學單位的規定有關。光通量的單位是流明(lumen，簡寫為lm)，通常使用美國國家標準學會流明(American National Standards Institute Lumen
6、s，簡稱 ANSI Lumens 或 ANSI lms)，簡稱為 ANSI Lumens。11. 光亮度(Luminance 或譯為輝度 )L：從某一面元發出的光，沿著給定的方向，在每一單位面積 dS 每一單位立體角 d 內發射的光通量 d ，稱之為光亮度 L，L 。當光通量單位cos2dS是流明，面積單位是米 2，立體角單位是球面度 sr(Steradian)時，光亮度單位是尼都(lm / (m 2 sr) ，nit，簡稱 nt)。12. 光照度(Illuminance 或是 Illumination)E：當物體表面被照明時，若照射到單位面積 dS 上的光通量是 d ，則稱投射到單位面積面元
7、上的光通量為光照度，即 E 。當光通量單位是流明，面積dS單位是米 2 時，光照度單位是勒克斯(lm / m 2，lx 或 lux)。圖 1dS13. 光出射度(Luminous Emittance 或 Luminous Exitance，或稱為光束發散度)M：單位面積的面元發出的總光通量為面光源的光出射度 M。對於面光源，考慮它的小面元 dS (圖 1)，若 dS 沿各方向(實際上是面的一側)發出的總光通量為d ，則 M (lm / m2 )。它的單位是勒克斯(lx 或 lux)，dS與光照度 E 的單位一樣。它的單位也有使用弧度勒克斯(radlux，簡寫成 rlx)，1rlx1lm/m 2
8、。14. 亮度(Brightness 或譯為明度)：代表明暗程度，是觀察者對於物理量光亮度(Luminance)的生理反應。亮度無法用儀器量測而得，只有光亮度與光通量可用儀器量測得到。15. 對比(Contrast 或是 Contrast Ratio)：對比代表視觀察對象(如螢幕)的光亮度(或光照度，光通量)相對於背景的光亮度(或光照度，光通量) 之比值。16. 量測對比(Contrast 或是 Contrast Ratio)：量測對比代表扣除背景光源(雜散光)的影響，投影機投出的光亮度(或光照度，光通量)在最亮與最暗時的比值。量測上常用者有兩種：一種稱為 Full on / Full off
9、 Contrast(全白/全黑對比)，利用 DMW 軟體，量測白畫面(ANSI Brightness Screen) (最亮)與黑畫面 (Dark Screen)(最暗)時，中心點光亮度(或光照度，光通量)的比值；另外一種稱為 Checkerboard Contrast(西洋棋盤格式對比)，量測(ANSI Contrast Screen)畫面上 16 個黑白相間方格，中心點光亮度(或光照度，光通量)之值，其中(8 格白色畫面淨光照度平均值)對(8 格黑色畫面淨光照度平均值)的比值，即是 Checkerboard Contrast。一般我們所說的對比即是指量測對比而言。17. 解析度(Resol
10、ution 又稱為分辨率)：解析度代表投影機(或所有的家電顯示產品，如電腦、電視、數位相機、示波器等等)螢幕畫面上，相鄰兩點像素(pixels 或稱為畫素)能清楚成像，清晰分辨的程度。兩點成像愈清晰代表解析度愈好。18. 螢幕解析度(Screen Resolution)：螢幕解析度代表投影機(或所有的家電顯示產品，如電腦、電視、數位相機、示波器等等)螢幕畫面上，螢幕單位點(pixels，即映像點、或稱為像素、畫素)的數目多寡。單位點數目愈多代表螢幕解析度愈好。一般我們所說的解析度即是指螢幕解析度而言。(The resolution chart needed to be 43 or 86 arr
11、ays.)19. 均勻度(Uniformity)：均勻度分為兩種，一個是整個螢幕畫面上，光通量(或是光照度)分布的均勻度，以 Uniformity 來表示。另一個是色座標(x，y)分布的均勻度，以 Xmax / Xmin 與 Ymax / Ymin，或者是 uv 代表。均勻度量測的畫面大小至少要是 33 pixels 的九宮格，通常用 Lumen-13pt 方程式的 13pt 量測。20. 國際照明委員會(Commission International de IEclairage 簡稱 CIE)：CIE 是一個國際組織，致力於其會員國間的合作與資訊的交換，包括所有與藝術和科學照明有關的事務。
12、21. CIE1931 標準色度系統(CIE1931 Chromaticity Values)：在 CIE 顏色空間，用笛卡兒座標系統(Cartesian Coordinates)定義出的顏色座標，以(x ，y) 來表示。1976 年，CIE 定義了更均勻的顏色空間，其顏色 座標，以(u，v)來表示。22. 顏色座標(Color Coordinate 簡稱色座標)：由 CIE 建立的 2 維空間，用來描述色度學(Colorimetry)中的顏色。有兩套系統描述色座標。一套是 CIE1931 標準色度系統，符號為 (x，y)；另一套是改良過的，顏色更均勻的 CIE1976 標準色度系統，符號為
13、(u，v)。23. 灰階(Gray Level) ：從觀察者知覺上，將從黑到白的明度(即亮度)標尺均勻等距地分成許多等級，此等級稱為明度值 V(也可以稱為亮度值，或是灰階值)，數值越大表示視知覺的明度(即亮度) 越高。理論上，可以畫分成無限多個灰階值。實際上的作法，是利用電子訊號提供不同的電壓位準，構成不同的灰階值，因為電子訊號能提供的電壓位準有極限，所以實際的灰階值有限。常用的灰階數值有16，64，128，256 這幾種等級。就光學而言，當投影機的量測對比提高，所能表現的灰階數目也跟著變多。24. 超高壓金屬汞燈泡中的弧形管(Arc of Ultra-High Pressure Metal-
14、Hg Lamp)：燈泡由外管與弧形管組成。此弧形管主要為提供熱電子受激發光的用途。外殼由透明石英玻璃製作，管內封入水銀與惰性氣體(主要為氬)，包括一對主電極與一個輔助電極，兩極間以薄鉬箔分開，管的兩端封閉。主電極為鎢絲軸捲附鎢絲線圈，其上塗布鹼土類氧化物等熱電子輻射物質。輔助電極為了起動容易。燈泡外管為硬質玻璃，與弧形管之間封入如氬氣的惰性氣體 50100k Pa(0.5 1 大氣壓) 程度，擔任弧形管或構成配件的保護，特性的穩定化等任務。外管的一端有燈座。25. 積分桿 (Integrating Rod 或是 Integrator，或是 Light Pipe)：一個光學元件，使得從光源來的(
15、原本空間分佈不均勻的)光線，經過此元件後，產生空間均勻化的光照度(Illumination)，或是接近空間均勻化的光照度。26. 光度學(Photometry) ：是研究可見光區內電磁輻射能(Radiant Energy) 的計量科學。27. 輻射度學(Radiometry)：研究輻射能測量，以及能量在光學系統中傳輸流動相關問題的學問。其討論範圍遍及整個輻射光譜區域。輻射度學與光度學是相對應的，只要用輻射通量 P 代替光通量 ，就可以得到輻射度學中相應的各物理量和基本規律。例如把光出射度 M 中的 d 換成 d P，則可得到輻射出射度(Radiant Emittance) SM 。在本文的最後
16、面有列出光度學與輻射度學相對應的各物理量。d(二)現在根據常見的光學量測項目一一解釋如下：首先是待測機台的設定，注重其亮度(Brightness)與對比(Contrast)的設定值，一般是使用其預設值。例如 Plus U2870 機型，開機後，根據其使用手冊，選擇 Use Preset Value，投影機的畫面就會以其內部預設值出現。但必須注意：Preset 值未必有依據 ANSI 標準來設定 OSD(On Screen Display)之亮度(Brightness)與對比(Contrast)，以 Preset Value 來量測，是為了確保每次量測條件皆相同。若依 ANSI 標準，必須調整 Brightness 及 Contrast，使最亮 4 灰階(100%、95%、90%、85%)及最暗 4 灰階(0%、5%、10%、15%)皆可分辨，始可開始量測。接著擺好投影機位置，使投影畫面(螢幕)清晰成像
