资源描述
投影机的主要特性
光输出的技术要求及测量
——技术要求
对于前投影机的光输出(亮度)以流明表示。
在技术要求上,按厂家给出的技术,
其原因是:
因用的灯光源不同,则光输出不一样
根据不同用途,则有不同的要求
事 例
若用在会议系统或教学及公共商业场合,因外界光比较强,因此光输出要大。
若用在家庭,外界光比较暗,则光输出较小
——测量条件
测量应在暗室里进行,暗室里的亮度在5lx以下(日本)
屏幕上来自非投影机的光应小于1%(中国、 美国)
在对比度测量时,屏幕上黑影像投影处,杂散光应小于10%
用上图所示的测试图,调整全部的光控制、电聚焦、会聚控制以及对比度和亮度控制,使各灰度级清晰可辨,在以上测量中保持不变。
测量的面应至少为3×3像素(我国规定5×5像素)
——测量步骤
在上述调整好的基础上,加入全白场信号,在所规定的测试位置,如下图所示,测量1~9各点的光输出分别为L1~L9,并求其平均为LA,乘以投影图像的面积S,即为投影机的光输出Lout ,以lm表示。
该方法在IEC61947-1,美国NSI/NAPM IT7.228,日本和我国都采用此方法,最早由美国标准协会制定的测量方法,因此把测量的光输出称为ANSI流明。
美国:举例180ANSI流明,
日本:800 ANSI流明
说明:本测量是测的前投影机光的辐射到单位面积上的辐射光通量,因此用lm表示。对于背投影机是测量屏幕上单位立体角发射的或反射的光通量,称为亮度,用cd/m2表示。
照度均匀性
指投影机在正常工作状态下,输出最大光辐射功率时,在屏幕上照度的均匀程度。
测量条件和测量方法与光输出的测量相同。
在光输出测量9个点的平均值La基础上,测量并计算L0~L12中的最大值Lmax最小值Lmix与La的偏差,以百分数表示,即为照度均匀性。
光输出的照度不均匀性主要是由于光学会聚、聚焦、散焦等调整不
好引起的,包括光学镜头边缘的倍率色差,造成光输出照度的不均匀性,
在这个指标上,国外各牌的产品比国内产品要好。
在IEC 61947-1和美国的IT7.228中都规定了该项指标,但表示方法和参数要求与我国的不同
规定在4个角的各点照度与9个点的平均值La偏差,以La为100%,
最亮时≤110%;
最暗时≥ 95%
在日本由日本办公设备工业协会数据投影机分会制定的关于《液晶投影机测量方法、测量条件的标准要求》中规定的测量方法。测量如图2中点1、3、7、9的照度的平均值LA与点0的照度L0之比用百分数表示。
在日本称为照度比,规定≥85%。
比较三个国家标准,美国较严,日本和我国基本相同
对比度
在相同的条件下,显示同一影的亮区与暗区的照度比(或亮度比)称之为对比度。
测量条件同光输出的测量。特别强调,屏幕上黑影像投影处杂散光应小于10%。
测量方法及测量步骤
中国测量方法及测量步骤
1、测量100%白矩形的照度LW
2、测量4个0%黑矩形的照度值,并计算其平均值,记为LB
对比度Cr= LW/ LB(取整数)
记为Cr:1 表示
参数规定为150 :1
16:94:3
美国测量方法及测量步骤
1、测量8个100%白矩形的照度值(或亮度值),求平均值为L8W。
2、再测量8个0%黑矩形的照度值或亮度值),求平均值为L8B。
对比度Cr= L8W / L8B(取整数)
记为Cr:1 表示
参数值未具体规定
日本测量方法及测量步骤
测试图为100%全白场信号和0%全黑场信号,测试点的位置如图所示。
在100%全白场的状态下,测量1~9点的照度为L1W ~ L9W ,并求其平均值为LW。
在0%全黑场的状态下,测量1~9点的照度为L1B ~ L9B ,并求其平均值为LB 。
对比度Cr= LW/ LB(取整,把LB 归一化为1 )
记为Cr:1 表示
参数规定为200 :1
三个国家的对比度测试的比较
中国和美国的测量方法相近似,美国的可操作性差,测试的准确度可重复性较差,误差较大。
中国和美国相比可重复性较好,误差较小,可操作性较差,也就是对测试环境要求极为严格。
日本可操作性较好,测试结果可重复性较好,但实际测试结果无意义。
目前在市场上及广告上宣传的对比度值达到5000:1或更大,这是把投影机调到极限状态,不管散焦、会聚、清晰度等其它因素;在100%全白场信号测得的亮度值L开W与 0%全黑场信号状态下测得的L关W 之比,又称为关断比。这样测得的投影机的对比度没有任何实际意义,只是广告宣传,如果检查器件的极限状态,此值还可以参考。
彩色特性及测量
在美国、日本的标准中及我国企业在广告宣传和说明书都讲彩色数量R、G、B屏面具有8bit驱动,可显示16.8M彩色或10bit驱动,可显示1.07亿彩色数量。在理论上虽然有这么多的彩色数量,但如何在图像上显示出来,将用下边几个指标进行考核。
白色色度坐标和色度坐标
白色色度坐标用u白′和v白′表示。
u白′ = 0.198
v白′ = 0.458
给定了白色色度坐标,即给定了投影机的色温。该色温即受灯泡色温的影响,同时也和LCD液晶片R、G、B三基色调整有较大的关系,因此在标准中规定该指标由企业标准规定。
同样对各R、G、B三基色色度坐标也由企业标准规定。
例如: uR′ = 0.477 vR′ = 0.528
uG′ = 0.076 vG′ = 0.576
uB′ = 0.176 vB′ = 0.158
测量方法
---- 测试条件:同测光输出的测试条件。
----测试步骤:分别加入全白场信号及全红、全绿、全蓝场信号,用色度计测量如图1中P0点的色度坐标,并用u′v′表示。
白色不均匀性
---- 表示投影机在还原标准白色时,全屏显示白色的一致性的程度。
---- 将上述测量的白色色度坐标的u白′和v白′做为基准色度坐标。
---- 然后在全白场条件下,测量P1~P8点的色度坐标, u1′ v1′~ u8′ v8′,并与u白′ v白′绝对值偏差最大,坐标为ua′ va′。
---- 计算从u白′ 、 u1′ ~ u8′ 9点的平均值为u0′ 和v白′、 v1′~ v8′ 9点的平均值为v0′ 。
---- 计算白色不均匀性:
CIE 1976 UCS 色度图
色域覆盖率
在CIE 1976均匀色度空间(u′,v′),显示设备显示的色域面积(即三基色R、G、B三角形的面积)占(u′,v′)均匀色度空间全部可见光谱(从 380nm 至 780nm )所对面积(0.1952)的百分数。
XYZ(Yxy)色坐标
最基本的色坐标
不是均等色空間
x+y+z=1
x=X/(X+Y+Z)
y=Y/(X+Y+Z)
u、v坐标与x、y坐标的变换关系
CIE 1931色度图上的颜色差别的椭圆
不同显示器件的色域覆盖率举例
美国、日本和我国的彩色特性的比较
美国: 规定了白色色度坐标和R、G、B三基色的色度坐标。白色和基色的色度均匀性,但没有规定性能指标。
中国:在产品说明书上要写明该产品的彩色数量。例:R、G、B三基色屏面,8bit驱动,16.8M彩色数量,但如何显示这些彩色量,如何测量,则没有规定。
日本:规定彩色再现性,要求全色1670万色,没有规定具体测量方法。
EPSON投影机的色域覆盖率Cp
用在教育方面的投影机一般为30%~34%
用在其它方面:尤其显示视频的投影机一般为40%左右
其它特性
清晰度:表示人眼能察觉到图像细节清晰的程度。清晰度用“电视线”表示.
性能指标
---- SDTV 水平 中心≥450电视线
边角≥400电视线
垂直 中心≥400电视线
边角≥350电视线
---- HDTV 水平、垂直 中心≥720电视线
边角≥500电视线
---- 模拟复合视频
水平 中心≥350电视线
边角≥300电视线
垂直 中心≥400电视线
边角≥350电视线
---- 测量方法:
用楔形清晰度测试图进行测试 ,如图
4:3复合视频测试图
该项指标在美国的标准中没有规定。
在日本的标准中规定:
输入R、G、B信号时计算机的分辨力800×600或1024 ×768,输入视频信号时:
NTSC 550电视线;
PAL/SECAM 350电视线;
JIS6101测量方法。
像素缺陷点
不发光缺陷点 A区≤2
B区≤8
不熄灭缺陷点
A区 0 (白发光点或绿发光点)
≤ 2(红、蓝或其它色发光点)
B区≤4(在1/9高× 1/9宽的面积内不能出现2个绿或白发光点)
A区为1/2高× 1/2宽
B区为A区以外的面积
最大可视角
对于LCD或DLP背投影机,有最大可视角的要求。
最大可视角为:正常垂直于视看屏幕时,观察者在水平(左和右)
及垂直(上和下)方向上,亮度的强度下降为原有值的1/3时,两者
之间的最大角度。
在说明书上表明的最大可视角是指亮度的强度下降为原有值的1/10时
(或1/5 时 )。
光源
灯泡的寿命
一般指:当用2小时通,15分钟关断的运行周期测试时,光源能够保持它在本标准所测得投影光输出高于初始值的50%的时间。
在产品使用说明书上对灯特性要求:
---- 灯的型号;
---- 灯的瓦特数、材料
---- 相关色温
---- 预期寿命;
---- 使用者或经销商可维修服务的灯;
---- 安全方面的任何特殊处理要求。
例:UHP灯,200W,6500K,4000h,可使用维修,必须有经销商和专业维修人员更换,使用者不得更换。
目前关于灯泡的生产情况
---- 目前世界上50%以上的产品使用飞利浦公司生产的起高压汞灯(UHP),飞利浦公司称其预期寿命达10000小时以上;
背投灯 6000--15000小时,
前投灯 1000--6000小时。
---- 欧司朗灯约占15%左右;
---- 日本松下占20%左右;
---- 菲涅克斯(主要用背投灯光源);
---- 北京爱华新业照明器材有限公司已小批量投产UHP灯,寿命超过1000小时以上,规格有120W、150W、200W。
---- 前几年用金属卤化物灯(UHE),因利用率低,亮度低,现在一般不用,而用UHP灯所代替;
---- 无论何种灯,在功率加大时,灯的寿命下降。
例:150W的灯,寿命约为3000h,而200W灯的寿命约为2000h。
UHP灯的特点:
卤钨白只炽灯(平均寿命500h),金属卤化物灯(4000h),超高压氙灯( 1500h),UHP灯有以下特点:
---- 在相同的亮度条件下,其功耗比金属卤化物灯低50%,被人们称为“冷光源”;
---- UHP灯谱带宽,色温高(可达8500k),光效率达600lm/w;
---- UHP灯在高气压(200大气压)下,电弧中的梯度大,即使在很小的电极距离下,几乎可以制成符合要求的点光源(达到液晶投影机对光源的要求),提高光源中心的亮度和光的利用率。
例:一只100W的UHP灯,辐射的6000lm中有3000lm的光投射到屏幕上,效率可达50%,而一只200W金属卤化物灯,辐射的14000lm中,只有1700lm的光投射到屏幕上,效率只有12%。
---- 亮度衰减小,在设计寿命期间,不超过5%。
---- 工作条件严酷,启动电流大,可达数10安培,玻壳温度高,且无保护,灯内蒸汽压力高(可达200大气压),灯易炸裂或电烧坏而失效,在灯管设计、加工精度及对材料要求十分严格,制造难度高,因此价格高。
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