浅尝而止 激光投影技术原理与发展现状

互联网 | 编辑: 2005-12-15 00:00:00转载-投稿 返回原文

也许你也从近日CCTV《创新中国》栏目中看到了关于激光电视的报道,相对于我们所熟悉的液晶、等离子等现有显示技术,以及OLED、SED等即将成熟的技术而言,激光投影成像技术我们了解的就更少。好奇心总是驱使人去了解这些新事物,于是便有了这篇文章。由于知识层次的限制和没有

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一 中国唯一84英寸的激光电视 价格高达70万元

生产厂家与基本原理:

  央视所提到的激光电视,就是曾在在今年11月份2005上海国际工业博览会展出的84英寸激光电视,它来自中科院下属的长春新产业光电技术有限公司。除了上面那张相关报道的似是而非配图之外,找不到一张图片资料。长春光电并非生产显示器件的厂家,而是生产激光发射器件的,在2003年之前,该公司已经能够生产价格远低于国际市场的红色、绿色固体激光器。同年,长春光电在全球第一个实现蓝色激光器产业化,有了这三种颜色的激光,自然也就能按照三基色原理合成可见光谱,开发出世界上第一台激光电视。

  目前该公司年生产的中低功率全固态激光器达6万台(其中蓝光激光器年产达2万台),同类产品在国际市场占有率为30%,是全世界生产同类产品最大的厂家。由于中国制造的激光器进入国际市场,使绿光激光器由过去的2000美元降至不到400美元,蓝光激光器由过去的1万美元降至不到1000美元。

  我们知道激光的两个特点就是光波频率单一,传输路径平行且不会发散,因此并不需要透镜进行聚焦。激光管产生的激光束原本是单色的,穿过特制的晶体或光导加以调制后成为红色、绿色和蓝色,按照视频信号中对于三种基色的亮度和扫描信息进行控制,再通过合成装置投射到银幕上。

  激光放映机合成图像的原理与电视机相似。激光束从上到下、从左到右进行“扫射”。水平偏转(行扫描)通过放映头中的一个多面旋转镜实现,垂直偏转(帧扫描)通过一个倾斜镜实现。工作过程和CRT的电子束扫描在荧光屏上有些类似,不过电子束是通过磁场偏转完成扫描,而激光就得靠棱镜了。

为什么叫激光“电视”

  按理说这个应该叫激光背投比较恰当,而且该公司较早前已经生产出了60英寸的激光投影机,我想之所以叫电视,一是尺寸不太大,二是扫描过程类似CRT电视显象管,三是能拿世界第一吧。

优点有哪些?

  没有透镜,自然没有变形,普通投影机都要求我们尽量摆放在与屏幕正对的位置,而激光投影机则没有这个问题,即便把“放映头”放在墙角里,投射出来的画面也没有任何变形。甚至是怪异的投影几何结构,比如一个拱形银幕,甚至一个圆形屏幕,激光投影在任何地方都不会产生模糊不清的现象。

  此外,激光的色纯度很高,所以在显示的图像颜色上十分逼真,据称是超过NTSC标准色域的100%。有人记起LED背光液晶电视了吧,那个据称105%呢,搞不清楚,反正都没见过。

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激光投影的发光效率很高,传统投影灯泡多为卤素灯泡,只有2-3%的能量转换为光能,其他的都变成热量了,还比较怕震动。所以激光投影的耗电量比较小,也不会产生高热。它的室温寿命一般可达10万小时,经高温老化试验推算出的室温寿命可达百万小时,因此它是一种长奉命高可靠性的产品。

二柯达的GEMS和SONY的GxL

  德国LDT公司、韩国三星公司都在开发激光投影技术,不过显然还没什么成就,柯达做成了GEMS,SONY的GxL在世博会上一鸣惊人了,所以还是讲讲他们。

  原引技术在线报道,在2004年6月份,柯达使用MEMS(微电机系统)开发成功了新型激光投影电视元件,并在“SID 2004”展会上进行了首次展出。可用作前投和背投电视的图像元件。

  柯达将此次开发的元件称为“GEMS(Grating Electro-Mechanical System,栅电机系统)”。在硅材料上形成可通过电控使光线发生衍射的线性光栅,在控制激光亮度的同时进行扫描,然后将图像投影到屏幕上。像素尺寸为36μm,垂直方向排列1080个像素。由此就能显示1080线的图像。该公司已经拥有CCD型传感器制造技术,此次就应用了传感器制造技术。光学效率超过了60%,响应时间为50ns,对比度达2000∶1。

  柯达的GEMS并非激光器件,它是用来控制激光束形成图像的,个人认为这比激光器的技术要求不低,至于国内的那台激光电视用的是什么,我就不清楚了。

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今年世博会上,SONY展出可以投射10米高50米宽图像的Laser Dream Theater系统确实一鸣惊人,这也是目前我们能详细了解到的激光投影产品实例。


系统示意图

  这套系统系统由三台GxL投影机和三台HDCAM录像机组成,也就是说,一台GxL可以显示20x10米大的图像,合多少英寸呢..勾三股四.....#$%^&.....我先不算了。


GxL效果图


GxL显示器件

 


单色GxL元件工作示意图

  SONY的GxL看起来和柯达的GEMS差不多,也是用来控制激光扫描成像的。上图为单色光路工作示意图。GxL元件同样是由MEMS(Micro Electro Mechanical Systems )工艺制造而成的(SONY也能制造CCD的哦),在表面上有多条金属丝,在电信号的控制下反射激光的程度不同,也就实现了亮度控制,通过旋转棱镜反射,完成扫描过程。三路颜色激光混合在一起就形成了一幅彩色图像。

三 激光电视的终极本领-全息立体成像

  全息术是利用光的干涉和衍射原理,将物体发射的特定光波以干涉条纹的形式记录下来,然后再用衍射的方法使其再现,相成原物体逼真的立体像。由于记录了物体的全部信息(振幅和相位),因而称为全息术或者全息照相。

  激光作为最好的相干光源,在实现全息立体显示方面大有用武之地。我还不知道在家里能看到悬浮在空中的立体图像需要多少年,不过想想都觉得兴奋。

  另外我也希望中国的激光电视能有好的发展,尽管看完此文后我们知道,显示控制器件的制造技术对于激光成像多么重要,而中国的相关产业能力恐怕不知落后多少年,只希望不要再沦为廉价元件的出口基地了。

本文转自 高清视界

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