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激光投影为我们带来了什么?

发表时间:2019-05-01 15:55作者:美代影音

   经过二十多年的发展,投影机走到今天可以说遇到了不小的瓶颈,而且整个投影机领域从来有没有像今天这般期待技术的革命。由于投影机传统光源的因素,无论是亮度、色彩还是功耗等多方面,已经无法达到更高的高度,因此对于固态光源的革命已经到来。其中激光投影技术的出现,的确给很多投影爱好者留下了无尽的好奇与猜测,到底激光投影技术是怎样一种神秘的东西呢?下面就让我们通过分析激光投影机的内部结构、技术优势和产品来介绍一下激光投影技术的前世今生。

固态光源是趋势也是未来发展的方向


   固态光源是光源技术的一次革命,是一次跨越式的发展,同时也是未来的趋势。也许笼统的介绍固态光源,读者还很难理解,但如果说出近期异常火爆的LED光源以及与之成为搭档的激光光源,就更具体一些了。应该说LED光源与激光光源作为固态光源的两种技术,各有各的优势和应用领域,LED光源可以将投影机体积做得更小、更加环保。但LED产品也有其局限性。例如,在投影机最重要的技术指标亮度输出、光通量方面,目前采用LED光源的产品普遍不高,因此就限制了其应用范围,只适合在较小场景内使用。

    激光是英文“LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation”的各单词的头一个字母组成的缩写词,是“受激发辐射光放大”的简称,它具有发散度小、波长单一、相干性好、能量密度高等突出特点。激光由于发生原理的因素,其发出的光为单向性光,激光器可以发出几乎不发散的近似平行光,这使得激光可以在非常小的面积内汇聚大量光能量,也就是能量密度极高。就如同使用凸透镜聚集太阳光可以烧东西一样,激光器产生的光即使打到几公里外,光斑直径只有也只有几厘米,这种能量高度集中的激光光束有很高的可靠性。

  这里就重点分析一下激光光源技术,激光投影机是使用激光光束来透射出画面。其中激光投影机的光学部件主要由红绿蓝三色光阀、合束X棱镜、投影镜头和驱动光阀。在激光投影机中有红、绿、蓝三色激光。激光在机器内经过相应的光学组件和处理芯片的扩束后再透射到X棱镜将三束激光整合,然后再由投影物镜将整合后的激光透射到投影幕布上,完成整个激光投影机显示过程。激光技术作为投影光源,是未来的发展趋势,但是短期内无法完全取代LED也是事实。但是随着技术的发展,激光光源将会在投影界普及,到时必将引发显示技术大革命,而且会彻底地颠覆传统显示领域。

激光光源的出现

    单纯的激光在现实领域,早有应用,但是偏重于光影效果。大型的激光舞台效果,非常炫目,可以在开阔的室外进行表演。国内也有很多精彩的应用案例,尤其是大型的水幕电影都有激光的身影。然而,激光作为投影机的光源,仅是近两年的大事件。相对于传统光源、LED光源和激光LED混合光源,单纯的激光技术更加具有难度和历史意义,而目前,某些品牌例如索尼、明基等就是纯激光光源的先锋。

   传统的投影机由于采用灯泡作为光源,而灯泡工作时内部充满高温气体,这样使得采用传统光源的投影机有炸灯的危险。而激光采用了封装技术,所以密封性能和抗冲击的性能都很好,不容易损坏。长时间在恶劣的环境下使用,也不用担心光源损坏的问题。

   另外从健康的角度出发,激光光源不含汞、钠等有害物质,不存在超高压水银灯泡对环境的污染问题,符合环保的要求,有效减免环境污染,营造绿色健康的投影环境。

   不能不提的是,即使是采用了激光光源,但是这并不改变投影机的成像原理和技术,DLP、LCD或者SXRD技术的投影机产品依旧可以使用激光光源。

激光光源的优势

  作为一种全新的投影光源,激光光源的出现解决了许多以往投影机都会遇到的问题,例如使用寿命、色彩、功耗等等。不可否认,所有的发光设备都发热,而发热就是减损使用寿命的致命根源。现阶段,激光光源在正常模式下工作可达到10000小时的使用寿命,在节能模式下可达到20000小时的使用寿命。根据某品牌激光投影产品所提供的数据,激光光源在5000小时后才开始有明显的亮度衰减,而到14000小时后亮度会衰减40%,但依然有近60%的亮度可正常使用。这与传统光源2000流明的灯泡相比,节能模式6000小时的极限寿命,激光技术的优势非常突出。例如普通投影机灯泡光源寿命一般在几百到上千小时,使用期间需要定期维护更换灯泡,并且由于灯泡结构不稳定易发生破裂或爆炸。而激光投影机激光结构可靠性高,据现有实验结果推测其寿命可达100000小时,是超高压汞灯光源使用寿命的9-10倍。相比需要更换灯泡的投影机,它减少了维护成本和使用成本。并且在长时间内亮度衰减不明显,能较长时间保持鲜艳的影像品质。

   传统投影机在使用过程中会产生亮度衰减,色饱和度、对比度降低等现象,从而使得输出的图像质量与新投影机相比大打折扣。而采用激光光源的投影机由于光源的色域广及低衰减特性使得其输出的画质长期保持较高的亮度、色彩饱和度和对比度,使得画面色彩始终亮丽如新。

   在使用传统灯泡投影机的时候,大家都会有这样的经历,传统灯泡投影机在按下开机按钮之后,要经过半分钟左右的时间,才会出现投影画面,并且要在10-15分钟左右画面的亮度才会趋向稳定均匀。而激光属于冷光源,具有即开即亮的特点,从根本上消除了原超高压水银灯泡需要等几分钟画面才能完全亮起来的现象。做到了在很短时间内即可实现最大亮度的投影,大幅度缩短投射出高亮画面的时间,使时间得到最大化的利用。

高纯度、大色域

   激光光源充分利用了激光波长可选择和高光谱亮度的特点,因此显示图像具有更大的色域,其色域覆盖率可达荧光粉的2倍以上,可以达到人眼所能识别色彩空间的90%以上;且激光是线谱,具有很高的色饱和度,彻底突破前3代显示技术色域空间的不足,实现人类有史以来最完美色彩还原,使人们通过显示终端看到我们最真实、最绚丽的世界。

    激光光源由于使用纯度非常高的红、绿、蓝三原色光源,能实现远远大于传统NTSC或DCI最小色彩范围的色彩空间,能展现大部分人眼可以识别的色彩。而无论采取哪种白场色度标准,对于红、绿、蓝三原色可以分别精确控制的激光光源很容易实现.而目前大多数投影机使用的氙灯光源就需要通过滤色器来控制,不仅降低了光源的光利用效率,而且对色度不容易做到灵活的调整控制管理。

激光投影还需要发展

   激光投影机的光源,和其它光源一样,对人的眼睛都会产生一定的危害性,例如直接用眼睛观看的话,激光光源更容易对人眼造成伤害。激光投影技术采用红、绿、蓝三种可见光激光,经过专门的扩束整形设备后,将激光发散角扩大,使其具有与氙灯光源相近的能量密度,而不再是能量密度高出氙灯光数万倍的激光,此时的低能量秘密度单色光已经不具有刚从激光器出来时的危险性,也就是说从激光投影机镜头投出的光与从任何普通灯泡光源投影机镜头投射出的光具有同样的安全性能指标。例如目前就有很多近距离投影产品都采用激光光源,这也避免了人眼直接观看的风险。

激光微投产品已经十分成熟

   每次Apple的iPhone发布,就有很多人猜测其是否会搭载微投影技术,早在2011年,就有许多投影品牌,推出了微型的投影产品,从而推动激光微投影势力抬头,目前微型投影装置的终端产品设计,主要可以分为PocketProjector(口袋型投影机)与PicoProjector(微型投影机),而其中PicoProjector不加风扇的特性,是未来手机或Tablet嵌入式设计的焦点。但在要能符合现今智能移动装置的体积限制和热能产生的安全规范下,不论是DLP、LCoS或是Laser,目前市场上的最高水平都仅有20流明左右。虽然目前PocketProjector兼具携带性高、可达200流明等优势,但仍须在特定的市场定位和合理价格底下才有迅速于市场崛起的可能。

  移动装置的微投影技术应用为未来市场关注的焦点,以手机市场来看,体积、功耗、成像清晰度和价格为微投影模块顺利打入其供应链的关键要素,激光投影技术在这里就起到了很好的催化作用。

轰天炮超短焦01.jpg

总结:

传统灯泡光源由于受限于寿命短,以及用户后期维护成本,使其发展受到了一定的瓶颈。尤其是近年来逐渐趋热的工程投影机市场,新光源则成为了众厂商追捧的对象,如激光光源技术。它不仅易于提升亮度,而且非常适合高端工程投影机产品,使其综合性价比远高于传统灯泡光源。采用激光光源的投影机,相比目前的其它投影光源的产品,激光光源投影机的优势就十分明显了。我们相信,当业已成熟的激光显示技术与巨大的显示市场相结合,激光显示技术巨大的商业价值将绚丽绽放。


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